1.本发明涉及煤层模拟设备技术领域，具体的说是一种大倾角煤层模拟实验装置。


背景技术：

2.煤层的倾角是指煤层层面与水平面的夹角，在开采过程中煤层的倾角和厚度是确定煤矿开发方案的重要依据，并且直接关系到工作区煤层可采厚度的确定。按倾角的大小，煤层可分为：缓倾斜煤层(《25
°
)、倾斜煤层(25
°
～45
°
)和急倾斜煤层(》45
°
)。一般急倾斜煤层称为大倾角煤层，由于其倾角较大，涉及到的地质结构相对复杂，因此井下开采时需要更加严格的开采方案。在开采方案的研究以及实际生产的过程中，需要相对真实地还原大倾角煤层的实际结构，从而便于进行支护、开采方案的研究，以及便于直观地向试验人员进行展示。
3.目前主要采用水平的模拟箱倾斜放置后再逐层填充相应的模拟层，这种方式首先会使得底部的煤层宽度太小，影响还原的程度。而且箱体的内侧会对模拟的煤层形成支撑，因此对实际的指导研究意义不大，显然这也会影响试验人员对大倾角煤层理解。不仅倾斜放置的方式在遇到不同层面的倾角不同时，需要频繁调节倾斜角，而且最终形成角度的精度较低，这都会对相关研究及生产工作带来影响。


技术实现要素：

4.为解决当前模拟装置存在操作麻烦、模拟角度精度低的问题，本发明设计了一种大倾角煤层模拟实验装置，能够灵活、相对精确地模拟大倾角煤层的地质结构。
5.本发明提供了一种大倾角煤层模拟实验装置，包括底座、前板、角板机构，底座上安装有两块相互平行的侧板，两块侧板的顶部安装有顶板；每块侧板上分别设置有后板卡槽、前板卡槽、锁槽，所述后板卡槽与后板卡合装配，从而封闭两块侧板的一个开口端；
6.所述锁槽与前板卡槽连通，锁槽与锁块卡合且可滑动装配，锁块一端装入前板卡槽且此端上设置有锁块斜面，锁块另一端与锁轴一端装配，锁轴的另一端穿过弹簧板且与之可轴向滑动装配，弹簧板安装在与之靠近的侧板上；所述锁轴位于锁块和弹簧板之间的部分上套上有受力环，锁轴位于受力环和弹簧板之间的部分上套装有锁块弹簧，锁块弹簧用于对锁轴施加向前板卡槽推动的弹力；所述前板穿过锁块后装入前板卡槽中且通过锁块卡紧在前板卡槽内；前板上方安装有角板机构，角板机构的两端分别卡装在两块侧板的前板卡槽内；所述角板机构的底部贴合在底座的顶面、或与之靠近的前板的顶面上；
7.锁块装入前板卡槽的一端上设置有锁块斜面，所述前板的两端上分别设置有前板斜面，所述前板斜面可与锁块斜面贴合；
8.锁轴一端穿出弹簧板且此端与锁轴拉簧的一端装配，锁轴拉簧的另一端与拉轴的一端装配，拉轴另一端穿过联动板后与限位环装配，所述拉轴可相对于联动板轴向滑动，所述限位环不能穿过联动板；联动板上设置有动力板，动力板部分与伸缩轴一端装配，伸缩轴另一端装入推杆电机内，推杆电机安装在侧板上；
9.所述角板机构包括角板、基板，所述角板安装在基板上，所述基板的两端分别卡装在锁块和前板卡槽之间，所述角板上设置有倾斜的角板斜面，所述角板斜面用于为倾斜层提供基准以便于对倾斜层进行定位；
10.在基板上设置有基板滑槽，基板滑槽与卡板卡合且可滑动装配，卡板靠近前板卡槽的一端上设置有卡头、另一端上设置有卡板凸起；卡板凸起与角板拉绳一端装配，角板拉绳的另一端穿过基板凸块后与卷轴装配，卷轴与基板可圆周转动且不可轴向移动装配，卷轴还与把手一端装配；
11.所述卡板凸起与基板凸块之间安装有弹簧件，弹簧件用于对卡板施加向卡头推动的弹力。
12.优选地，拉轴穿过联动板后的一端上还安装有拉环，拉环用于拉动拉轴轴向移动。
13.优选地，前板上设置有拉手，拉手用于方便移动、装卸前板。
14.优选地，所述基板滑槽的外侧上安装有保持块，保持块与卡板的外壁贴合，从而防止卡板脱离基板滑槽。
15.优选地，弹簧件包括第一安装部分、第二安装部分、弧形弹簧片，所述弧形弹簧片具有弹性且其两端分别与第一安装部分、第二安装部分装配，所述第一安装部分、第二安装部分分别与卡板凸起、基板凸块装配。
16.更优选地，所述基板上分别设置有第一插接槽、第二插接槽、第三插接槽，所述角板上分别设置有第一插接部分、第二插接部分、第三插接部分，所述第一插接部分、第二插接部分、第三插接部分分别卡装入第一插接槽、第二插接槽、第三插接内，第一螺栓、第二螺栓穿过基板后分别与第一插接部分、第二插接部分压紧。
17.本发明具有以下技术效果：
18.1.结构简单，前板可以快速拆装，便于快速定位角板机构，能提高模拟结构的搭建速度和模拟精度。
19.2.角板机构能够与侧板临时固定，便于前板的装卸，大大利于后续的使用。
20.3.角板机构中角板采用可拆卸式设计，能够根据需要快速更换不同的角板，使得使用起来更加方便灵活。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的模拟实验装置结构示意图；
23.附图说明：
24.101-填充腔；110-底座；120-侧板；121-前板卡槽；130-顶板；140-锁块；150-联动板；160-后板；170-前板；171-前板拉手；200-角板机构；210-角板；214-角板斜面；220-基板
具体实施方式
25.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所
描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
27.实施例一：
28.一种大倾角煤层模拟实验装置，如图1所示，包括底座、前板、角板机构，底座上安装有两块相互平行的侧板，两块侧板的顶部安装有顶板；每块侧板上分别设置有后板卡槽、前板卡槽、锁槽，所述后板卡槽与后板卡合装配，从而封闭两块侧板的一个开口端；
29.所述锁槽与前板卡槽连通，锁槽与锁块卡合且可滑动装配，锁块一端装入前板卡槽且此端上设置有锁块斜面，锁块另一端与锁轴一端装配，锁轴的另一端穿过弹簧板且与之可轴向滑动装配，弹簧板安装在与之靠近的侧板上；所述锁轴位于锁块和弹簧板之间的部分上套上有受力环，锁轴位于受力环和弹簧板之间的部分上套装有锁块弹簧，锁块弹簧用于对锁轴施加向前板卡槽推动的弹力；所述前板穿过锁块后装入前板卡槽中且通过锁块卡紧在前板卡槽内；前板上方安装有角板机构，角板机构的两端分别卡装在两块侧板的前板卡槽内；所述角板机构的底部贴合在底座的顶面、或与之靠近的前板的顶面上。
30.锁块装入前板卡槽的一端上设置有锁块斜面，所述前板的两端上分别设置有前板斜面，所述前板斜面可与锁块斜面贴合。
31.锁轴一端穿出弹簧板且此端与锁轴拉簧的一端装配，锁轴拉簧的另一端与拉轴的一端装配，拉轴另一端穿过联动板后与限位环装配，所述拉轴可相对于联动板轴向滑动，所述限位环不能穿过联动板；联动板上设置有动力板，动力板部分与伸缩轴一端装配，伸缩轴另一端装入推杆电机内，推杆电机安装在侧板上；
32.所述角板机构包括角板、基板，所述角板安装在基板上，所述基板的两端分别卡装在锁块和前板卡槽之间，所述角板上设置有倾斜的角板斜面，所述角板斜面用于为倾斜层提供基准以便于对倾斜层进行定位；
33.在基板上设置有基板滑槽，基板滑槽与卡板卡合且可滑动装配，卡板靠近前板卡槽的一端上设置有卡头、另一端上设置有卡板凸起；卡板凸起与角板拉绳一端装配，角板拉绳的另一端穿过基板凸块后与卷轴装配，卷轴与基板可圆周转动且不可轴向移动装配，卷轴还与把手一端装配；
34.所述卡板凸起与基板凸块之间安装有弹簧件，弹簧件用于对卡板施加向卡头推动的弹力。
35.优选地，拉轴穿过联动板后的一端上还安装有拉环，拉环用于拉动拉轴轴向移动。
36.优选地，前板上设置有拉手，拉手用于方便移动、装卸前板。
37.优选地，所述基板滑槽的外侧上安装有保持块，保持块与卡板的外壁贴合，从而防止卡板脱离基板滑槽。
38.优选地，弹簧件包括第一安装部分、第二安装部分、弧形弹簧片，所述弧形弹簧片具有弹性且其两端分别与第一安装部分、第二安装部分装配，所述第一安装部分、第二安装部分分别与卡板凸起、基板凸块装配。
39.更优选地，所述基板上分别设置有第一插接槽、第二插接槽、第三插接槽，所述角
板上分别设置有第一插接部分、第二插接部分、第三插接部分，所述第一插接部分、第二插接部分、第三插接部分分别卡装入第一插接槽、第二插接槽、第三插接内，第一螺栓、第二螺栓穿过基板后分别与第一插接部分、第二插接部分压紧。
40.实施例2，利用一种大倾角煤层模拟实验装置进行大倾角煤层模拟的具体实施方式：
41.1)将后板160按照预设要求安装完成；
42.2)安装角板机构200，可以根据需求在角板机构200下方先安装一定数量的前板170，此时角板机构200、前板170、两块侧板120、后板160之间构成填充腔101。
43.3)操作者根据模拟材料要求混合第一层的模拟材料，然后填充在填充腔101内，使其顶面分别与角板210的斜面、水平部分平齐，获得第一层结构。
44.4)在第一层结构的表面铺洒一层分层材料，如石英粉、石膏粉等，将角板机构200上移，按照要求新安装几块前板170，然后将基板220调节至与最上方的前板170贴紧，形成第二个填充腔，并根据要求将第二层的材料填充在第二个填充腔内。
45.5)重复步骤4)直到达到需要的层数即可。此时角板上移的位移量就是每一层的间距，而每一层结构通过搅拌斜面进行标定，从而可以获得相对准确的倾角，以为后续的研究、教学提供相对准确的模型。
46.6)启动推杆电机，使得联动板150远离侧板120移动，最终将锁块140全部拉出前板卡槽121，此时通过前板拉手171取出前板170、搅拌机构200，使得整个模型结构直接展示出来，以方便观察或研究。
47.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
48.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。