一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置制造方法及图纸

技术编号:15255134 阅读:91 留言:0更新日期:2017-05-02 22:32
一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统;框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置,露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置,覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置;该系统装置采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术,实现了模拟降雨、渗水分布汇集及数据采集,解决了多点、实时数据采集的技术难题,使渗水实验的效率和准确性都有了极大的改善和提高。该系统装置记录和监测整个渗水过程,实时采集相关实验数据,提高了覆盖岩层渗水实验的科学化水平。

Experimental system device for simulating water seepage of overburden stratum

A simulation experiment system of overburden seepage, rainfall simulation device, which comprises a frame, an open pit simulator, simulation device, the rock cover seepage data acquisition device and PLC control system; the frame is installed on the upper part of the rainfall simulator and open pit simulator, simulation of the open pit at the bottom of the device are connected by a flange cover rock simulation device, simulation device the data acquisition device is connected to the bottom of water seepage through rock cover flange; the system using the technology of computer programming technology and PLC control technology, sensor, realizes the simulation of rainfall, seepage distribution and collection of data acquisition, to solve the technical problems of multi point, real-time data acquisition, the efficiency and accuracy of water seepage experiments have been greatly improved and to improve. The system can record and monitor the whole seepage process, collect the relevant experimental data in real time, and improve the scientific level of the seepage experiment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及露天转地下矿山无底柱分段崩落法采矿领域,特别涉及一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置
技术介绍
我国部分露天矿经过多年的开采,陆续转入地下开采。露天转地下采用无底柱分段崩落法的矿山,由于露天坑的汇水面积较大,降雨时大量雨水经过覆盖岩层涌入井下,易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此,研究覆盖岩层的渗水规律,对于露天转地下矿山的安全生产具有重要意义。为了研究覆盖岩层的渗水规律,我们需要一种研究覆盖岩层的实验系统装置,能够模拟露天坑和天然的降雨系统,能够模拟覆盖岩层并将渗水汇集进行数据分析,实验得出的分析结果对现实的安全生产具有重要意义。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题,本专利技术提供了一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,该系统装置采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术,实现了模拟降雨、渗水分布汇集及数据采集,解决了多点、实时数据采集的技术难题,使渗水实验的效率和准确性都有了极大的改善和提高。该系统装置记录和监测整个渗水过程,实时采集相关实验数据,提高了覆盖岩层渗水实验的科学化水平。为了达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案实现:一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统;框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置,露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置,覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置;所述降雨模拟装置由管路、活接头、三通、弯头和喷头连接而成,向露天坑模拟装置内喷撒水流,管路上还设有过滤器、电动调节阀和流量传感器;所述露天坑模拟装置为2mm厚白钢制成的漏斗形汇水装置;所述覆盖岩层模拟装置由10mm厚亚克力板制成倾斜的方筒形状,内部装有覆盖岩层,正面设有刻度,侧壁设有直径为120mm的进料口和出料口,进料口和出料口外部设有带有密封胶圈的封盖;所述渗水数据采集装置包括汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器,量筒安放于框架底座上,水滴检测器安装在汇水漏斗出口处,水位传感器安装在量筒内;所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机和操作按钮,PLC控制器接收流量传感器、水滴检测器、水位传感器信号,进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示,同时,PLC控制器还通过自动调节电动调节阀的开度,控制降雨模拟装置的降雨量。所述降雨模拟装置的喷头由8个300mmX300mm的不锈钢喷头组成,每个喷头前端还设有手动调节阀,使降雨均匀分布。所述渗水数据采集装置在水滴检测器的上部和下部均设有导流管,并且上部导流管与下部导流管连通,保证水平稳流出。所述渗水数据采集装置包含3套的汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器,分别对覆盖岩层模拟装置的上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集。与现有技术相比,本专利技术有益效果在于:1、降雨模拟装置能够模拟天然降雨系统,实现雨量任意调节、降雨均匀分布。2、露天坑模拟装置能够模拟天然露天坑形状和特性,将降雨渗入覆盖岩层;3、覆盖岩层模拟装置能够模拟天然覆盖岩层;4、渗水数据采集装置能够将经过覆盖岩层的渗水进行分布汇集和检测;5、PLC控制系统采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术对整体设备进行控制,同时对所采集的数据进行分析,最终得出实验结果。附图说明图1为本专利技术的覆盖岩层渗水实验系统装置结构总图正视图;图2为本专利技术的覆盖岩层渗水实验系统装置结构总图侧视图;图3为本专利技术的降雨模拟装置结构连接图;图4为本专利技术的露天坑模拟装置结构图;图5为本专利技术的覆盖岩层模拟装置结构图;图6为本专利技术的覆盖岩层模拟装置结构图侧视图;图7为本专利技术的覆盖岩层模拟装置进出料口图;图8为本专利技术的覆盖岩层模拟装置进出料口封盖图;图9为本专利技术的覆盖岩层模拟装置进出料口封盖剖面图;图10为本专利技术的渗水数据采集装置汇水漏斗结构图;图11为本专利技术的渗水数据采集装置汇水漏斗结构图侧视图;图12为本专利技术的量筒和水位传感器结构图;图13为本专利技术的系统流程图;图14为本专利技术的实验过程流程图;图15为本专利技术的实验过程控制流程图。其中,1-框架2-量筒3-汇水漏斗4-覆盖岩层模拟装置5-露天坑模拟装置6-降雨模拟装置7-过滤器8-电动调节阀9-活接头10-流量传感器11-三通12-弯头13-法兰盘14-进料口15-出料口16-上部导管17-水滴检测器18-下部导管19-水位传感器。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1、2所示,一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,包括框架1、降雨模拟装置6、露天坑模拟装置5、覆盖岩层模拟装置4、渗水数据采集装置和PLC控制系统;框架1上部安装降雨模拟装置6和露天坑模拟装置5,露天坑模拟装置5底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置4,覆盖岩层模拟装置4底部通过法兰连接渗水数据采集装置;如图3所示,所述降雨模拟装置6由管路、活接头9、三通11、弯头12和喷头连接而成,向露天坑模拟装置5内喷撒水流,管路上还设有过滤器7、电动调节阀8和流量传感器10;如图4所示,所述露天坑模拟装置5为2mm厚白钢制成的漏斗形汇水装置;如图5、6、7、8、9所示,所述覆盖岩层模拟装置4由10mm厚亚克力板制成倾斜的方筒形状,内部装有覆盖岩层,正面设有刻度,侧壁设有直径为120mm的进料口14和出料口15,进料口14和出料口15外部设有带有密封胶圈的封盖;如图10、11、12所示,所述渗水数据采集装置包括汇水漏斗3、量筒2、导流管16和18、水位传感器19和水滴检测器17,量筒2安放于框架1底座上,水滴检测器17安装在汇水漏斗3出口处,水位传感器19安装在量筒2内;如图13所示,所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机和操作按钮,PLC控制器接收流量传感器10、水滴检测器17、水位传感器信号19,进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示,同时,PLC控制器还通过自动调节电动调节阀8的开度,控制降雨模拟装置6的降雨量。所述降雨模拟装置6的喷头由8个300mmX300mm的不锈钢喷头组成,每个喷头前端还设有手动调节阀,使降雨均匀分布。所述渗水数据采集装置在水滴检测器17的上部和下部均设有导流管,并且上部导流管16与下部导流管18连通,保证水平稳流出。所述渗水数据采集装置包含3套的汇水漏斗3、量筒2、导流管16和18、水位传感器19和水滴检测器17,分别对覆盖岩层模拟装置4的上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集。所述水滴检测器17为厂家定制产品,传感器由检测电容和单片机电路组成,有水滴经过时,检测电容的电容值发生变化,每滴水滴为一个脉冲,单片机电路板将检测到的电容变化的脉冲信号转化成标准的4~20mA信号输入PLC控制系统的PLC控制器。所述水滴检测器17插入每个汇水漏斗3内,将接线引出,外部进行密封处理。为避免由于水滴检测器17的插入造成渗水量大时出现滞水现象,在渗水数据采集装置水滴检测器17的上部和下部都设有导流管,并且上部导流管16与下部导流管18连通,保证水平稳流出。实验开始时,首先按照自然分级的原理从覆盖岩层模拟装置4的侧壁进料口14进装填覆盖岩层,然后接通水管路,启动降雨模拟装置6,打开并调节降雨模拟装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,其特征在于,包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统;框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置,露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置,覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置;所述降雨模拟装置由管路、活接头、三通、弯头和喷头连接而成,向露天坑模拟装置内喷撒水流,管路上还设有过滤器、电动调节阀和流量传感器;所述露天坑模拟装置为2mm厚白钢制成的漏斗形汇水装置;所述覆盖岩层模拟装置由10mm厚亚克力板制成倾斜的方筒形状,内部装有覆盖岩层,正面设有刻度,侧壁设有直径为120mm的进料口和出料口,进料口和出料口外部设有带有密封胶圈的封盖;所述渗水数据采集装置包括汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器,量筒安放于框架底座上,水滴检测器安装在汇水漏斗出口处,水位传感器安装在量筒内;所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机和操作按钮,PLC控制器接收流量传感器、水滴检测器、水位传感器信号,进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示,同时,PLC控制器还通过自动调节电动调节阀的开度,控制降雨模拟装置的降雨量。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置,其特征在于,包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统;框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置,露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置,覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置;所述降雨模拟装置由管路、活接头、三通、弯头和喷头连接而成,向露天坑模拟装置内喷撒水流,管路上还设有过滤器、电动调节阀和流量传感器;所述露天坑模拟装置为2mm厚白钢制成的漏斗形汇水装置;所述覆盖岩层模拟装置由10mm厚亚克力板制成倾斜的方筒形状,内部装有覆盖岩层,正面设有刻度,侧壁设有直径为120mm的进料口和出料口,进料口和出料口外部设有带有密封胶圈的封盖;所述渗水数据采集装置包括汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器,量筒安放于框架底座上,水滴检测器安装在汇水漏斗出口处,水位传感器安装在量筒内;所述PLC控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员:张国建刘超常帅张治强高明强
申请(专利权)人:辽宁科技大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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