垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變形監(jiān)測教學(xué)模型，具體涉及一種垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型。
【背景技術(shù)】
[0002]由于煤礦地下開采活動常引起巖層與地表移動，從而造成位于其影響范圍內(nèi)的地表上構(gòu)筑物遭受不同程度的破壞。為了保護(hù)地表重要構(gòu)筑物，原國家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中規(guī)定，對地面構(gòu)筑物，應(yīng)以危險(xiǎn)移動變形值指標(biāo)為主要依據(jù)，留設(shè)保護(hù)煤柱。
[0003]目前，留設(shè)保護(hù)煤柱的方法主要采用垂直斷面法?，F(xiàn)有技術(shù)中，在保護(hù)煤柱計(jì)算的教學(xué)上，仍然停留在課本教學(xué)階段，由于在保護(hù)煤柱計(jì)算的過程中，存在復(fù)雜的空間線性關(guān)系，具有作圖復(fù)雜的問題，由此導(dǎo)致學(xué)生難以迅速理解保護(hù)煤柱計(jì)算的相關(guān)知識，增加了教學(xué)難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型，可有效解決上述問題。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型提供一種垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型，包括:框架本體
(I)，所述框架本體(I)的下部按設(shè)定的傾斜角度固定設(shè)置有用于代表煤層的煤層模擬面板(2)，即:所述煤層模擬面板(2)的傾斜角度代表煤層的傾斜角度；所述框架本體(I)的上部固定安裝有用于代表建筑物的建筑物模擬部件(3);所述建筑物模擬部件(3)所在平面代表地表層；所述建筑物模擬部件(3)的外切矩形位置設(shè)置有用于代表圍護(hù)帶的矩形形狀的圍護(hù)帶模擬部件(4);
[0007]在所述地表層和所述煤層模擬面板(2)之間，固定設(shè)置有用于代表沖積層和基巖的交界面的交界面模擬面板(5);則:所述地表層到所述交界面模擬面板(5)之間的區(qū)域代表沖積層￠)，所述交界面模擬面板(5)以下的區(qū)域代表基巖(7);
[0008]設(shè)矩形形狀的圍護(hù)帶模擬部件(4)的四個頂點(diǎn)位置，按逆時(shí)針方向，依次為al點(diǎn)、bl點(diǎn)、Cl點(diǎn)和dl點(diǎn)；其中，bl點(diǎn)到al點(diǎn)的連線、Cl點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線均與煤層的傾向方向一致；bl點(diǎn)到cl點(diǎn)的連線、al點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線均與煤層的走向方向一致；在131點(diǎn)到cl點(diǎn)的連線取中點(diǎn)el點(diǎn)，在al點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線取中點(diǎn)fl點(diǎn)；
[0009]則:按沖積層移動角Φ = 45。，分別從al點(diǎn)、bl點(diǎn)、cl點(diǎn)、dl點(diǎn)、el點(diǎn)和fl點(diǎn)固定引出第I連桿、第2連桿、第3連桿、第4連桿、第5連桿和第6連桿，使第I連桿、第2連桿、第3連桿、第4連桿、第5連桿和第6連桿與交界面模擬面板(5)相交于a2點(diǎn)、b2點(diǎn)、c2點(diǎn)、d2點(diǎn)、e2點(diǎn)和f2點(diǎn)；
[0010]按煤層走向基巖移動角δ，分別從a2點(diǎn)、b2點(diǎn)、c2點(diǎn)、d2點(diǎn)向下引出第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿和第4’連桿，與煤層模擬面板(2)分別相交于a3點(diǎn)、b3點(diǎn)、c3點(diǎn)和d3點(diǎn)；
[0011]從沖積層向下山方向，按上山基巖移動角Y =75。，從e2點(diǎn)向下引出第5’連桿，與煤層模擬面板(2)相交于e3點(diǎn)；
[0012]從沖積層向上山方向，按下山基巖移動角β =47°，從f2點(diǎn)向下引出第6’連桿，與煤層模擬面板(2)相交于f3點(diǎn)；
[0013]則:經(jīng)過b3和a3，設(shè)置第I邊界模擬帶LI，LI即為保護(hù)煤柱左邊界；
[0014]經(jīng)過c3和d3，設(shè)置第2邊界模擬帶L2，L2即為保護(hù)煤柱右邊界；
[0015]經(jīng)過e3點(diǎn)，設(shè)置與圍護(hù)帶模擬部件⑷的blcl平行的第3邊界模擬帶L3，L3即為下山方向保護(hù)煤柱邊界；
[0016]經(jīng)過f3點(diǎn)，設(shè)置與圍護(hù)帶模擬部件(4)的aldl平行的第4邊界模擬帶L4，L4即為上山方向保護(hù)煤柱邊界；
[0017]此外，在煤層模擬面板⑵上，沿煤層的走向方向，從a3點(diǎn)、b3點(diǎn)、c3點(diǎn)和d3點(diǎn)分別延伸設(shè)置第I凹槽(2.1)、第2凹槽(2.2)、第3凹槽(2.3)和第4凹槽(2.4)，使第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿和第4’連桿可分別沿所述第I凹槽(2.1)、所述第2凹槽(2.2)、所述第3凹槽(2.3)和所述第4凹槽(2.4)進(jìn)行滑動；并且，當(dāng)?shù)贗’連桿、第2’連桿、第3’連桿和/或第4’連桿分別沿所述第I凹槽(2.1)、所述第2凹槽(2.2)、所述第3凹槽(2.3)和所述第4凹槽(2.4)進(jìn)行滑動時(shí)，第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿、第4’連桿與交界面模擬面板(5)在走向方向形成的線面角，即走向基巖移動角δ發(fā)生變化；同時(shí)，第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿和/或第4’連桿與煤層模擬面板(2)的交點(diǎn)a3、b3、c3和d3也發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)煤柱左邊界和/或保護(hù)煤柱右邊界發(fā)生變化。
[0018]優(yōu)選的，所述框架本體(I)為正方體；所述正方體的每條邊為外徑25mm、長度40cm的白色PVC管；相鄰兩個白色PVC管的接口采用三通塑料接頭對接。
[0019]優(yōu)選的，所述煤層模擬面板(2)為白色泡沫板與KT板的復(fù)合板，并且，在所述復(fù)合板上表面覆蓋一層黑色圖紙。
[0020]優(yōu)選的，所述建筑物模擬部件(3)為塑料制長方體。
[0021]優(yōu)選的，所述圍護(hù)帶模擬部件(4)為藍(lán)色膠帶。
[0022]優(yōu)選的，所述交界面模擬面板(5)為透明KT板，其與地表層之間距離為7cm。
[0023]優(yōu)選的，所述第I連桿、第2連桿、第3連桿、第4連桿、第5連桿、第6連桿、第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿、第4’連桿、第5’連桿和第6’連桿為4*3mm的白色ABS空心棒，并且，在所述白色ABS空心棒內(nèi)部插入鐵絲。
[0024]優(yōu)選的，所述第I邊界模擬帶LI和所述第2邊界模擬帶L2為Icm寬的可活動的KT條;
[0025]所述第3邊界模擬帶L3和所述第4邊界模擬帶L4為白色膠帶。
[0026]本實(shí)用新型提供的垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]可以使學(xué)生簡單明了的認(rèn)識到垂直斷面法留設(shè)保護(hù)煤柱過程中各種角度與空間的線性關(guān)系，從而極大程度的促進(jìn)教學(xué)效果。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型提供的垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型提供的垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0031]本實(shí)用新型提供一種垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型，通過該三維教學(xué)模型，可以使學(xué)生簡單明了的認(rèn)識到垂直斷面法留設(shè)保護(hù)煤柱過程中各種角度與空間的線性關(guān)系，從而極大程度的促進(jìn)教學(xué)效果。
[0032]結(jié)合圖1和圖2，垂直斷面法保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的三維教學(xué)模型包括:框架本體1，框架本體I的下部按設(shè)定的傾斜角度固定設(shè)置有用于代表煤層的煤層模擬面板2，即:煤層模擬面板2的傾斜角度代表煤層的傾斜角度；框架本體I的上部固定安裝有用于代表建筑物的建筑物模擬部件3 ;建筑物模擬部件3所在平面代表地表層；建筑物模擬部件3的外切矩形位置設(shè)置有用于代表圍護(hù)帶的矩形形狀的圍護(hù)帶模擬部件4 ;
[0033]在地表層和煤層模擬面板2之間，固定設(shè)置有用于代表沖積層和基巖的交界面的交界面模擬面板5 ;則:地表層到交界面模擬面板5之間的區(qū)域代表沖積層6，交界面模擬面板5以下的區(qū)域代表基巖7;
[0034]設(shè)矩形形狀的圍護(hù)帶模擬部件4的四個頂點(diǎn)位置，按逆時(shí)針方向，依次為al點(diǎn)、bl點(diǎn)、Cl點(diǎn)和dl點(diǎn)；其中，bl點(diǎn)到al點(diǎn)的連線、Cl點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線均與煤層的傾向方向一致；bl點(diǎn)到cl點(diǎn)的連線、al點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線均與煤層的走向方向一致；在bl點(diǎn)到cl點(diǎn)的連線取中點(diǎn)el點(diǎn)，在al點(diǎn)到dl點(diǎn)的連線取中點(diǎn)fl點(diǎn)；
[0035]則:按沖積層移動角Φ = 45°，分別從al點(diǎn)、bl點(diǎn)、cl點(diǎn)、dl點(diǎn)、el點(diǎn)和fl點(diǎn)固定引出第I連桿、第2連桿、第3連桿、第4連桿、第5連桿和第6連桿，使第I連桿、第2連桿、第3連桿、第4連桿、第5連桿和第6連桿與交界面模擬面板5相交于a2點(diǎn)、b2點(diǎn)、c2點(diǎn)、d2點(diǎn)、e2點(diǎn)和f2點(diǎn)；
[0036]按煤層走向基巖移動角δ，分別從a2點(diǎn)、b2點(diǎn)、c2點(diǎn)、d2點(diǎn)向下引出第I’連桿、第2’連桿、第3’連桿和第4’連桿，與煤層模擬面板2分別相交于a3點(diǎn)、b3點(diǎn)、c3點(diǎn)和d3
占.V，
[0037]從沖積層向下山方向，按上山基巖移動角γ =75。，從e2點(diǎn)向下引出第5’連桿，與煤層模擬面板2相交于e3點(diǎn)；
[0038]從沖積層向上山方向，按下山基巖移動角β =47°，從f2點(diǎn)向下引出第6’連桿，與煤層模擬面板2相交于f3點(diǎn)；
[0039]則:經(jīng)過b3和a3，設(shè)置第I邊界模擬帶LI，LI即為保護(hù)煤柱左邊界；
[0040]經(jīng)過c3和d3，設(shè)置第2邊界模擬帶L2，L2即為保護(hù)煤柱右邊界；
[0041]經(jīng)過e3點(diǎn)，設(shè)置與圍護(hù)帶模擬部件4的blcl平行的第3邊界模擬帶L3，L3即為下山方向保護(hù)煤柱邊界；
[0042]經(jīng)過f3點(diǎn)，設(shè)置與圍護(hù)帶模擬部件4的aldl平行的第4邊界模擬帶L4，L4即為上山方向保護(hù)煤柱邊界；
[0043]此外，在煤層模擬面板2上，沿煤