特許ウォッチ

公開番号2024113662
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-22
出願番号2024000903
出願日2024-01-06
発明の名称ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置及び方法
出願人山東科技大学
代理人個人
主分類E02D 3/12 20060101AFI20240815BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置及び方法を提供する。
【解決手段】試験台と、試験ルームとが含まれ、試験台の底板の底部には、試験台の傾斜角を調整する調節機構が設けられ、底板上には、現場の石炭層の起伏状況をシミュレーションするシミュレーション機構が設けられ、試験ルームは、側板としての第1の透明板、第2の透明板及び第3の透明板と、天板及び底板とにより共同に構成されたルーム体構造であり、第3の透明板にはナットを介して第1の液圧ロッドが連結され、第1の液圧ロッドにはバッフルが連結され、バッフルは試験ルームを2つのエリアに分けて、第1の液圧ロッドを通してバッフルを試験ルーム内で摺動させることができ、試験ルームには材料投入口が設けられ、前記材料投入口を介して前記試験ルーム内に材料が充填される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
天板と、底板と、天板と底板との間の四隅に配置された立柱とを含む試験台を備える、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置であって、
前記底板の底部には、試験台の傾斜角を調整する調節機構が設けられ、
前記底板上には、現場の石炭層の起伏状況をシミュレーションするシミュレーション機構が設けられ、前記シミュレーション機構は、昇降ブロック底部ブロックと、昇降ブロック頂部ブロックと、昇降ブロック液圧ロッドとを含み、前記昇降ブロック底部ブロックは前記昇降ブロック頂部ブロックの下方に位置し、前記各昇降ブロック底部ブロックと昇降ブロック頂部ブロックとは、複数設けられ、前記底板上に規則的に配置され、各昇降ブロック底部ブロックと昇降ブロック頂部ブロックとの間に前記昇降ブロック液圧ロッドが設置され、
前記天板と底板との間に試験ルームが配置され、前記試験ルームは、側板としての第１の透明板、第２の透明板及び第３の透明板と、前記天板及び底板とにより共同に構成されたルーム体構造であり、前記第１の透明板と第２の透明板とは反対する位置にあり、前記第３の透明板は前記第１の透明板と第２の透明板との間に移動可能に連結され、第１の透明板と第２の透明板の、前記第３の透明板と反対する位置にある端部にはそれぞれ第１の回動軸と第２の回動軸が設けられ、前記第１の回動軸には第１のロックノブが設けられ、前記第２の回動軸には第２のロックノブが設けられ、第１のロックノブには第１の回動摺動座が連結され、第２のロックノブには第２の回動摺動座が連結され、前記第１の回動摺動座には第１の固定板が連結され、前記第２の回動摺動座には第２の固定板が連結され、
前記第３の透明板にはナットを介して第１の液圧ロッドが連結され、前記第１の液圧ロッドにはバッフルが連結され、前記バッフルは前記試験ルームを２つのエリアに分けて、第１の液圧ロッドを通して前記バッフルを試験ルーム内で摺動させることができ、
前記試験ルームには材料投入口が設けられ、前記材料投入口を介して前記試験ルーム内に材料が充填される
ことを特徴とするショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記調節機構は、ベースと、第２の液圧ロッドと、第３の液圧ロッドとを含み、前記底板の一方側の端部にそれぞれ第３の回動軸が設けられ、前記ベースは底板の下方に位置し、前記ベースと前記底板とが第３の回動軸と第３の回動軸ナットを介して回動可能に連結され、前記第２の液圧ロッドと第３の液圧ロッドとは、前記底板の、前記ベースと反対側の２つの端部にそれぞれ位置する
ことを特徴とする請求項１に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
【請求項３】
前記第２の液圧ロッド、第３の液圧ロッドは、前記底板と回動可能に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
【請求項４】
第２の液圧ロッド側に位置する底板の一方側端部には、第４の回動軸と第５の回動軸とがそれぞれ設けられ、前記底板と第３の液圧ロッドとは第４の回動軸と第１の回動軸ナットとにより回動可能に連結され、前記底板と第２の液圧ロッドとは第５の回動軸と第２の回動軸ナットとにより回動可能に連結されている
ことを特徴とする請求項３に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
【請求項５】
前記第１の透明板と第３の透明板との間、第２の透明板と第３の透明板との間は、いずれもヒンジにより連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
【請求項６】
前記材料投入口には第１の材料投入口バッフルと第２の材料投入口バッフルとが設けられ、前記第１の材料投入口バッフルには第１の回転機構が連結され、前記第２の材料投入口バッフルには第２の回転機構が連結され、前記第１の回転機構、第２の回転機構により材料投入口の大きさ及び位置を調節する
ことを特徴とする請求項１に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載のショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置を用いる、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験方法であって、
調節機構により試験台の傾斜角を調整して、現場の実際の傾斜角をシミュレーションするステップ１と、
第１の液圧ロッドの伸縮を制御してバッフルを押して移動させることにより、現場の実際の長さをシミュレーションするステップ２と、
底板上のシミュレーション機構内の昇降ブロック頂部ブロックと昇降ブロック底部ブロックとを制御して、現場の実際の起伏状况をシミュレーションするステップ３と、
第１の透明板、第２の透明板が第１の回動軸、第２の回動軸を中心に回転するように第１のロックノブ、第２のロックノブを調整し、調整後に第１のロックノブ、第２のロックノブをロックすることにより、現場が偽傾斜配置であるか否かをシミュレーションするステップ４と、
立柱の高さを調整し、適切な規格の透明板を選択することにより、坑道の高さをシミュレーションするステップ５と、
充填シミュレーションを開始し、流動パターンを観察するステップ６と、
を含むことを特徴とするショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はシミュレーション装置及び方法の技術分野に関するものであり、具体的には、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置及び方法に関するものである。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
集中的な採掘で発生するぼたの排出削減と地表面沈下の制御に対して、ショートウォール連続採掘連続充填により、地表面沈下を効果的に制御し、地表面の建築物、構造物、永久基本農地を保護するだけでなく、鉱山のぼたなどの固体廃棄物を処理するという２重の目標を達成し、著しい経済的、社会的及び環境的効果を持っている。ショートウォール連続採掘連続充填式膠結充填採炭技術の採掘原理として、ショートウォール採掘生産システムに従って切羽を配置し、まず切羽運搬坑道、通気坑道及び開削部を貫通させて、全負圧通気システムを形成する。切羽の上下エントリー間の交叉坑道を順番にいくつかの分岐坑道に分けて、分岐坑道の長さは５０ｍ前後で、飛ばし採掘方式を採用して切羽の石炭資源を回収して、採炭と充填作業を異なる分岐坑道内で行い、採炭と充填の時間連続性と空間独立性を保証し、連続採炭と連続充填をして、１種の「採炭と充填とが並行する」効率的な充填方法である。ショートウォール連続採掘連続充填作業を行う際に、坑内の地質条件が複雑なため、施工条件、石炭層の起伏と傾斜角、分岐坑道の長さ及び偽傾斜配置であるか否かなどの影響を受け、充填材料の性能と充填品質は期待される効果を達成できない可能性がある。したがって、室内充填実験シミュレーションにより、分岐坑道充実率、充填速度及び充填体の流動状態などのデータが得られ、上記の要因により、室内充填試験シミュレーションにより得られるデータは、工事現場での充填作業を指導する上で重要な意味を持っている。
【０００３】
ＣＮ２０６９０７３３０Ｕは、実験室内で工事現場の実際の状況をシミュレーションし、充填体の脱水率、沈下率、充填体の形態、底部退出坑道の浸出水頭、充填体の横方向圧力、充填擁壁圧力、充填体の脱水量の変化などの実験データを取得するができる、採掘空洞エリアの充填シミュレーション実験装置を公開し、現場の充填作業により正確で信頼性の高いデータ上の指導を提供するほか、採掘空洞エリアの充填プロセスの教学・実演及び科学研究により実用的で直感的な実験装置を提供する。
【０００４】
ＣＮ１０３０３５１５８Ａは、採掘空洞エリアのシミュレーション、坑道又は地下空間のスラリー注入プロセスのシミュレーション、採掘空洞エリアが土被り荷重の作用を受けるなどの情況のシミュレーションを行い、各種センサデータを収集し、炭鉱採掘空洞エリア充填プロセスにおける力学変化過程の分析を形成することができる採掘空洞エリア充填プロセスをシミュレーションする実験装置を公開する。採掘空洞エリア充填プロセスをシミュレーションする実験装置の模型本体は透明で観察可能であり、スラリー注入プロセスとデータ収集は自動化され、その構造は合理的で、制御可能で精度が高く、密封効果が良く、採掘空洞エリアの充填プロセスの教学・実演と科学研究・分析に用いることができる。
【０００５】
ＣＮ２１０１６７０２２Ｕは、輸送ポンプによりスラリーを定量室内に輸送し、スラリーの流動作用の下で第１のターンテーブルと第２のターンテーブルとをそれぞれ回転させ、第１のターンテーブルと第２のターンテーブルとを弧状のゴムティースを介して噛合させることにより、採掘空洞エリア内にスラリー定量的に投入することが可能であり、採掘空洞エリア内の測定されたデータの利用を容易にする採掘空洞エリア充填シミュレーション実験装置を開示している。
【０００６】
上述の従来技術はいずれもシミュレーション試験装置ではあるが、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションすることができない。ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンのシミュレーションでは、実際の現場条件の石炭層の起伏、傾斜角、分岐坑道及び偽傾斜配置であるか否かなどの要素を考慮する必要があり、従来技術では、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンに関するシミュレーション試験台がまだ見つかっていない。
【０００７】
これにより分かるように、従来技術では、更なる改良が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的の１つは、異なる動作状態条件の下での連続採掘連続充填における充填材料の流動パターンをシミュレーションし、連続採掘連続充填におけるスラリーの配合比率及び安全な採掘を支援することができる、ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
【００１０】
ショートウォール連続採掘連続充填における材料の流動パターンをシミュレーションする実験装置は、天板と、底板と、天板と底板との間の四隅に配置された立柱とを含む試験台を備え、前記底板の底部には、試験台の傾斜角を調整する調節機構が設けられ、
前記底板上には、現場の石炭層の起伏状況をシミュレーションするシミュレーション機構が設けられ、前記シミュレーション機構は、昇降ブロック底部ブロックと、昇降ブロック頂部ブロックと、昇降ブロック液圧ロッドとを含み、前記昇降ブロック底部ブロックは前記昇降ブロック頂部ブロックの下方に位置し、前記各昇降ブロック底部ブロックと昇降ブロック頂部ブロックとは、複数設けられ、前記底板上に規則的に配置され、各昇降ブロック底部ブロックと昇降ブロック頂部ブロックとの間に前記昇降ブロック液圧ロッドが設置され、
前記天板と底板との間に試験ルームが配置され、前記試験ルームは、側板としての第１の透明板、第２の透明板及び第３の透明板と、前記天板及び底板とにより共同に構成されたルーム体構造であり、前記第１の透明板と第２の透明板とは反対する位置にあり、前記第３の透明板は前記第１の透明板と第２の透明板との間に移動可能に連結され、第１の透明板と第２の透明板の、前記第３の透明板と反対する位置にある端部にはそれぞれ第１の回動軸と第２の回動軸が設けられ、前記第１の回動軸には第１のロックノブが設けられ、前記第２の回動軸には第２のロックノブが設けられ、第１のロックノブには第１の回動摺動座が連結され、第２のロックノブには第２の回動摺動座が連結され、前記第１の回動摺動座には第１の固定板が連結され、前記第２の回動摺動座には第２の固定板が連結され、
前記第３の透明板にはナットを介して第１の液圧ロッドが連結され、前記第１の液圧ロッドにはバッフルが連結され、前記バッフルは前記試験ルームを２つのエリアに分けて、第１の液圧ロッドを通して前記バッフルを試験ルーム内で摺動させることができ、
前記試験ルームには材料投入口が設けられ、前記材料投入口を介して前記試験ルーム内に材料が充填される。
（【００１１】以降は省略されています）

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