一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置

本申请涉及采空区模拟，更具体地说，涉及一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置。

背景技术：

1、采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，这些采空区容易发生沉降塌陷等危害。

2、现有技术公开号为cn205120708u的文献提供一种模拟采空区沉降机制的试验装置,包括模型箱、设置在模型箱中的传感器、与传感器输出端相连的数据采集仪和与数据采集仪相连的电脑，所述的模型箱包括箱体、设置在箱体底部的下伏地层模拟层、设置在下伏地层模拟层上方的煤层模拟层、和设置在煤层模拟层上方的多层地质模拟层f1、f2……fn。

3、上述中的现有技术方案虽然通过现有技术的结构可以实现与有关的有益效果，但是仍存在以下缺陷：

4、1、只能在各岩层填充后挖设人工状态的空洞采空区，无法对天然的采空区进行模拟；

5、2、很多矿山的岩层整体沿山体倾斜，单一水平填充的各岩层难以模拟山体结构下的采空区状态。

6、针对上述中的相关技术中，实用新型人认为只能在各岩层填充后挖设人工状态的空洞采空区，无法对天然的采空区进行模拟，很多矿山的岩层整体沿山体倾斜，单一水平填充的各岩层难以模拟山体结构下的采空区状态。

7、鉴于此，我们提出一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、本申请的目的在于提供一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，解决了上述背景技术中的只能在各岩层填充后挖设人工状态的空洞采空区，无法对天然的采空区进行模拟，很多矿山的岩层整体沿山体倾斜，单一水平填充的各岩层难以模拟山体结构下的采空区状态的技术问题，实现了技术效果。

3、2.技术方案

4、本申请技术方案提供了一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，包含：

5、底座，所述底座的上方依次设有中间座和顶座；

6、固定板，所述底座和中间座的一端侧壁均固定安装有固定板，且底座和中间座上的固定板分别通过销轴转动连接中间座和顶座；

7、调节机构，所述底座与中间座以及中间座与顶座间均安装有调节机构；

8、模拟箱，所述顶座的顶部安装有模拟箱。

9、通过上述方案，通过模拟箱模拟采空区周边岩层分布，通过调节机构分别调节中间座和顶座的倾角，从而使得模拟箱倾斜，模拟山体倾斜岩层分布，达到对不同采空区模拟的目的。

10、可选的，所述调节机构包括固定筒，所述底座和中间座远离固定板的一端均固定安装有固定筒，所述固定筒内滑动卡接有滑块，所述固定筒内腔底部转动卡接有螺杆，所述螺杆的顶部螺纹连接滑块，所述固定筒间转动套接有转轴，所述转轴与螺杆的底部间安装有相啮合的锥齿轮，所述滑块的顶部间固定安装有u型座，所述底座和中间座上的u型座分别活动连接中间座和顶座，所述中间座和顶座的侧壁均开有腰型槽，所述u型座的内壁固定安装有推拉杆，所述推拉杆的直径等于腰型槽的高度且推拉杆活动卡接腰型槽。

11、通过上述方案，分别转动底座和中间座处的转轴，从而使得锥齿轮带动螺杆转动，螺杆螺纹带动滑块上下移动，则u型座带动推拉杆上下移动，推拉杆沿腰型槽滑动从而带动中间座或顶座转动，达到调节模拟箱xoz以及yoz面内的角度，达到模拟山体倾斜岩体的目的。

12、可选的，所述模拟箱包括箱体，所述箱体固定安装在顶座上，所述箱体的一侧底部固定套接有通气管，所述通气管靠近箱体内壁的一端套接气囊垫，所述箱体内腔填充设有多层岩层，所述岩层内插设有多个探头，所述气囊垫包括通道气囊，所述通道气囊的一端套接通气管，所述通道气囊的另一端固定连接采空区气囊，所述采空区气囊和通道气囊均包括在岩层内。

13、通过上述方案，先通过通气管使用气泵向气囊垫内鼓入气体，使得气囊垫完全膨胀，然后在填充不同岩层，并且在调节箱体角度后，通过通气管抽取气囊垫内气体，使得气囊垫收缩干瘪，则岩层内产生气囊垫形状的采空区，达到模拟采空区的目的。

14、3.有益效果

15、本申请技术方案中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

16、1.本申请通过分别转动底座和中间座处的转轴，从而使得锥齿轮带动螺杆转动，螺杆螺纹带动滑块上下移动，则u型座带动推拉杆上下移动，推拉杆沿腰型槽滑动从而带动中间座或顶座转动，达到调节模拟箱xoz以及yoz面内的角度，达到模拟山体倾斜岩体的目的；

17、2.先通过通气管使用气泵向气囊垫内鼓入气体，使得气囊垫完全膨胀，然后在填充不同岩层，并且在调节箱体角度后，通过通气管抽取气囊垫内气体，使得气囊垫收缩干瘪，则岩层内产生气囊垫形状的采空区，达到模拟采空区的目的，通过设置不同形状的气囊垫模拟不同采空区，既能模拟人工挖掘的采空区也能模拟自然形成的采空区，提高模拟效果。

技术特征：

1.一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，其特征在于：包含：

2.根据权利要求1所述的一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，其特征在于：所述调节机构包括固定筒，所述底座和中间座远离固定板的一端均固定安装有固定筒，所述固定筒内滑动卡接有滑块，所述固定筒内腔底部转动卡接有螺杆，所述螺杆的顶部螺纹连接滑块，所述固定筒间转动套接有转轴，所述转轴与螺杆的底部间安装有相啮合的锥齿轮，所述滑块的顶部间固定安装有u型座，所述底座和中间座上的u型座分别活动连接中间座和顶座。

3.根据权利要求2所述的一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，其特征在于：所述中间座和顶座的侧壁均开有腰型槽，所述u型座的内壁固定安装有推拉杆，所述推拉杆的直径等于腰型槽的高度且推拉杆活动卡接腰型槽。

4.根据权利要求1所述的一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，其特征在于：所述模拟箱包括箱体，所述箱体固定安装在顶座上，所述箱体的一侧底部固定套接有通气管，所述通气管靠近箱体内壁的一端套接气囊垫，所述箱体内腔填充设有多层岩层，所述岩层内插设有多个探头。

5.根据权利要求4所述的一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，其特征在于：所述气囊垫包括通道气囊，所述通道气囊的一端套接通气管，所述通道气囊的另一端固定连接采空区气囊，所述采空区气囊和通道气囊均包括在岩层内。

技术总结本申请公开了一种模拟大跨度低围压采空区的模型装置，属于采空区模拟技术领域。包括底座，底座的上方依次设有中间座和顶座；固定板，底座和中间座的一端侧壁均固定安装有固定板，且底座和中间座上的固定板分别通过销轴转动连接中间座和顶座；调节机构，底座与中间座以及中间座与顶座间均安装有调节机构；模拟箱，顶座的顶部安装有模拟箱，通过模拟箱模拟采空区周边岩层分布，通过调节机构分别调节中间座和顶座的倾角，从而使得模拟箱倾斜，模拟山体倾斜岩层分布，达到对不同采空区模拟的目的。技术研发人员：李拴虎,李驰,邢渊浩受保护的技术使用者：内蒙古工业大学技术研发日：20231106技术公布日：2024/7/18