尾矿库模型试验模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种尾矿库模型试验模拟系统，包括供水系统、地形模拟系统、测量系统以及水砂回收系统，所述供水系统通过输水管道连通地形模拟系统的上游，地形模拟系统的下游通过砂浆通道连通水砂回收系统，水砂回收系统设置有滤砂装置和回水口；所述测量系统用于对地形模拟系统中溃坝泥石流的参数进行测量；所述地形模拟系统包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；地形模拟支架包括若干可调支座，相邻可调支座的下部之间通过横梁连接，所述筋网安装在所有可调支座的顶端。本发明专利技术解决了试验中存在的地形制作过程复杂、水砂难以回收的问题，提高了模型试验效率，并能够使试验系统重复利用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种尾矿库模型试验模拟系统，包括供水系统、地形模拟系统、测量系统以及水砂回收系统，所述供水系统通过输水管道连通地形模拟系统的上游，地形模拟系统的下游通过砂浆通道连通水砂回收系统，水砂回收系统设置有滤砂装置和回水口；所述测量系统用于对地形模拟系统中溃坝泥石流的参数进行测量；所述地形模拟系统包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；地形模拟支架包括若干可调支座，相邻可调支座的下部之间通过横梁连接，所述筋网安装在所有可调支座的顶端。本专利技术解决了试验中存在的地形制作过程复杂、水砂难以回收的问题，提高了模型试验效率，并能够使试验系统重复利用。【专利说明】尾矿库模型试验模拟系统
本专利技术涉及尾矿库模型试验
，特别是一种用于模拟尾矿库溃坝过程的试验系统。
技术介绍
尾矿库是一种特殊的工业建筑物，是矿山三大基础性工程之一。尾矿库是指筑坝拦截谷口或者围地构成的用于堆存金属或非金属矿石选别后排出尾矿或者其他工业废渣的场所，尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，尾矿库溃坝后库内的尾矿砂会形成大规模的泥石流向下游运动，对下游居民和环境带来毁灭性的灾难。随着我国矿业的迅速发展，尾矿库数量和规模的不断加大，其事故发生后对下游及周边所造成的危害也随之增大，安全问题亟待研究。通过模型试验来尾矿库溃坝过程和泥石流的演进过程是最有效、最可靠的手段。尾矿库溃坝研究的目的即是为了通过对溃坝流态演进过程的分析计算，预测尾矿库泄砂总量、溃坝最大砂流量、溃坝流量过程线等溃坝重要参数，全面分析溃坝灾害的影响范围和程度，为下游防灾减灾工程等一系列安全问题提供可靠的理论基础。尾矿库溃坝泥石流是由尾矿砂和水的混合而成，水砂掺混演进，其运动机理复杂，较水利工程模型试验而言，尾矿库溃坝泥石流试验在系统设计上难度较大。前人对于尾矿库溃坝试验的研究鲜有报道，仅有的试验研究均采用传统的试验系统进行设计。传统的模拟尾矿库的试验系统包括供水系统、地形模拟系统、测量系统以及回收系统，在进行溃坝模型试验时，首先需要根据山区地形图将所模拟的尾矿库地形建立在试验室中；其次根据模型相似比例将尾矿砂铺设在建好的地形上，建造出模型尾矿库；然后在建立供水系统和泥沙回收系统；最后完成进行尾矿库溃坝的模拟试验。在试验系统建设的过程中，难度最大的为地形模拟系统和回收系统的建设。目前在对地形进行模拟时，均是根据地形采用填充固体材料的方式实现对地形的模拟，不仅工作繁杂冗重、耗时耗力，而且精度难以控制，很难满足试验测量的要求。另外，尾矿库大多处于山区，地形起伏跌宕，高差较大，使用填充固体材料来模拟地形会消耗大量的材料，而且这些填充材料不能重复利用，对资源造成了巨大的浪费。而对于泥石流回收系统，一般均是在试验完成后才进行泥沙的回收工作，占地面积及回收难度都非常大。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种尾矿库模型试验模拟系统，以解决传统试验系统存在的地形制作过程复杂、水砂难以回收的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是: 尾矿库模型试验模拟系统，包括供水系统、地形模拟系统、测量系统以及水砂回收系统，所述供水系统通过输水管道连通地形模拟系统的上游，地形模拟系统的下游通过砂浆通道连通水砂回收系统，水砂回收系统设置有滤砂装置和通过回水管道与供水系统连通的回水口 ；所述测量系统用于对地形模拟系统中溃坝泥石流的参数进行测量；所述地形模拟系统包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；所述地形模拟支架包括安装在模拟区域的若干可调支座，相邻可调支座的下部之间通过横梁连接，所述筋网安装在所有可调支座的顶端。本专利技术所述可调支座的具体结构为:所述可调支座包括带底盘的伸缩套筒，伸缩套筒的顶端通过支撑立柱连接有可调顶座；所述可调顶座包括平板型顶座和垂直可调顶座底端面设置的连接板；所述支撑立柱的顶端开设有插放连接板并横向贯穿支撑立柱顶端的凹槽，所述连接板通过相配装的定位螺栓和螺母定位在凹槽中；所述横梁连接在相邻可调支座的伸缩套筒之间，筋网安装在所有可调支座的平板型顶座上端面。本专利技术所述可调支座的改进在于:所述可调支座支撑立柱凹槽两侧的支臂上顺应凹槽方向对称设置有用于顶紧定位螺栓的加固螺栓。本专利技术所述可调支座的改进在于:所述可调支座支撑立柱的底端与伸缩套筒的顶端螺纹连接。本专利技术所述可调支座的进一步改进在于:所述可调支座的伸缩套筒包括至少两节相互套接的套筒，位于下方的套筒外壁上设置有用于定位上方套筒的顶丝。本专利技术所述可调支座的改进还在于:所述可调顶座的平板型顶座为圆形平板结构，圆形平板顶座的周边匀布有若干用于固定筋网的通孔。本专利技术所述供水系统的具体结构为:所述供水系统包括通过供水管道与水源连通的水箱，水箱的底部设置有进水口和返水口，水箱内通过设置在进水口和返水口之间的溢流板将水箱分隔为供水区和返水区，所述溢流板的高度低于水箱的高度；水箱底部的侧壁上设置有与输水管道连通的出水口。本专利技术所述供水系统的改进在于:所述水箱底部靠近进水口处设置有稳水栅。本专利技术所述水砂回收系统的结构为:所述水砂回收系统包括收集箱，收集箱远离砂浆通道的侧壁底部设置有与回水管道连通的回水口，收集箱内自砂浆通道至回水口之间的内腔中依次通过垂直收集箱底面设置的挡砂板和过滤网将收集箱内腔分隔为粗砂沉淀区、细砂沉淀区和集水区；所述滤砂装置设置有两个，分别设置在粗砂沉淀区和细砂沉淀区的侧壁上。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是: 本专利技术提出了一种完整的尾矿库模型试验模拟系统，重点解决了试验中存在的地形制作过程复杂、水砂难以回收的问题，提高了模型试验效率，并能够使试验系统重复利用。本专利技术的地形模拟系统通过拼装式安装方法进行组建，能够重复利用。地形模拟系统中的地形模拟支架也通过可调支座搭建，再在可调支座上安装支撑上部物体的筋网、毛毡层及防止漏水的防水层，提高了建模速度，使尾矿库模型试验实现了机械化生产，使专业化的模型地形制作转变为容易操作的大众模式。另外，本专利技术在模拟地形时通过调节可调支座的排列度、高低及方向即可模拟出地形的谷峰、坡度及地形走向，再在防水层上进行试验即可，非常方便。试验完成后依次拆除即可，不仅不存在固体废弃物，而且还可重复利用，实现了资源利用最大化和污染零排放。本专利技术中采用的可调支座灵活性和机动性高，可以适应任何地形条件，通过转动可调顶座的方向即可模拟任意地形的走向和倾斜坡度，方法简便灵活；与可调顶座配套的伸缩套筒可精确地模拟地形高程，减小了传统方法中人工水泥抹面的人为误差，并且能够通过调节伸缩套筒达到模拟地形高度变化的目的。在支撑立柱凹槽两侧的支臂上设置的加固螺栓用于顶紧定位螺栓，保证可调顶座的稳定性。支撑立柱与伸缩套筒采用螺纹连接方式，使得可调顶座能够在水平上360度旋转。平板型顶座设置为圆形平板状结构并结合周边设置的通孔，方便在使用过程中与筋网之间连接固定。本专利技术供水系统中，水箱进水口处设置的稳水栅，起到平稳水流的作用；溢流板的设置，能够保证水箱供水区水量及水位的稳定，从而使得输送至地形模拟系统中的水流保持稳定的流量。本专利技术设置的水砂回收系统，可在试验过程中边试验边进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
尾矿库模型试验模拟系统，包括供水系统（1）、地形模拟系统（2）、测量系统（3）以及水砂回收系统（4），所述供水系统（1）通过输水管道连通地形模拟系统（2）的上游，地形模拟系统（2）的下游通过砂浆通道连通水砂回收系统（4），水砂回收系统（4）设置有滤砂装置和通过回水管道与供水系统（1）连通的回水口（42）；所述测量系统（3）用于对地形模拟系统中溃坝泥石流的参数进行测量；其特征在于：所述地形模拟系统（2）包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；所述地形模拟支架包括安装在模拟区域的若干可调支座（5），相邻可调支座的下部之间通过横梁（6）连接，所述筋网安装在所有可调支座（5）的顶端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张力霆，齐清兰，李强，张少雄，霍倩，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13