铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置，该装置包括可活动模型箱、矿体模拟盒和传动系统，可活动模型箱在其内部放置根据实际矿区进行尺寸缩小后的矿体模拟盒和矿体相似材料，通过第一侧立面设置在底座的不同位置获得不同宽度的可活动模型箱，模拟二维或三维无底柱分段崩落采矿过程，所述传动系统包括第一电动绞盘、第二电动绞盘、固定支架和螺纹扣，采用本实用新型专利技术进行矿体深部开采模型试验，可以揭示在不同研究维度条件下深部矿体开采的过程。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于采矿工程、矿山岩体力学和岩土工程
，具体涉及一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置。
技术介绍
随着国民经济发展对矿石需求量的飙升，资源开采强度不断加大，而且浅部资源逐渐减少，露天开采深度的不断增加，剥离费用越来越高，危险性也越来越大，这就使矿山露天开采必须转入地下开采。在深部资源开采方面，一般情况下，露天转地下开采矿床多具矿体埋藏延伸较深、覆盖层不厚和急倾斜等特点，这种特点决定了在初期对浅埋矿体的开采阶段具有投资少、投产快的优点，但随着露天开采深度的不断增加，露天开采的危险性及费用均在迅速增加，因此这类矿山必然逐步由露天开采向地下开采过渡，最终全面转为地下开采。而在矿山开采中无底柱分段崩落采矿法是冶金地下矿山应用最广，使用效果最好的一种采矿法。采用该方法开采深部矿体时须着重关注深部矿体的开采对浅层地表的影响。为此，国内外一些专家学者采用模型试验的方法对深部矿体开采采矿法进行了大量研究。1936年格恩库兹涅佐夫提出了相似模拟方法。以Fumagali带头的研究组首次将结构模型试验应用到了工程地质力学模型中，实验研究范围包含了弹性、塑性以及最终破坏的阶段。随后日、美、德、法、英以及前苏联等国的专家也开展了模型试验研究。美国加州大学伯克利分校应用小比例尺模型实验研究地震对斜坡失稳破坏的影响规律；加拿大的R.W.I.Brachnian等运用模型实验模拟了地下小口径管道施工响应实验研究；Okura、Alejano等都运用模型实验研究了滑坡破坏的机理。I.D.Moore和R.K.Rowe运用模型试验手段进行了深埋小直径管道结构响应试验研究。Marolo和Ron运用模型试验方法研究了低渗透率土壤的压裂问题；Iversion、Wang.G、Okura、Orense、Tosney、Take等都运用模型试验的方法对滑坡发生发展机理进行了研究。我国中科院岩土力学研究所、北京科技大学、武汉大学等单位的专家学者结合三峡、葛洲坝等大型项目开始了模型试验的研究，收获了可观的研究成果。这些实验技术被广泛的引用到矿山工程，并研究了高陡边坡和地下洞室的稳定性，在变形破坏规律及机理方面得到了可观的发展。例如胡修文运用模塑试验手段研究了三峡库区赵树岭滑坡在库区蓄水、水位波动、地面荷载和地震荷载作用下的整体稳定性及其变形、破坏机理；郭文兵等通过建立物理模型，研究和探讨了在先期进行地下开采，然后在露天开采条件下，边坡岩体的动态滑移机制及其变形规律；孙世国运用相似材料模型实验研究了金属矿山中矿体巷道变形与破坏规律；宋卫东等采用相似材料模型试验模拟了石人沟铁矿露天转地下开采过程，并对采空区群顶板的应力和位移以及矿柱的应力演变规律进行系统的分析；石杰红、王金安等以某露天煤矿边坡下开采为工程背景，采用物理模型实验与数值模拟对比分析，表明二者结果吻合，确定地下开采引起的次生应力场是导致顶板垮落的原因；任伟中等以金属矿山为原型，运用地质力学模型试验，结合数码相机数字化近景摄影测量方法测量地表位移，深入分析了厚覆盖岩层条件下地表陷落随开采深度的变化规律以及其陷落范围随不同开采深度的变化；任伟中、陈浩选取了不同的模型材料来模拟某滑坡的相应岩类，以相似比1∶200建立了该滑坡的模型，模拟并研究了不同工况下滑坡体位移、抗滑柱和描杆的受力状态随试验步骤的变化，该成果可为该类滑坡的机理研究和有效整治提供科学依据。张元才等在物理模拟试验的基础上，研究了天山公路沿线溜砂坡在各种动荷载强烈扰动下的失稳动力学机制；孙世国探讨了露井联采条件下边坡岩体破坏机制和边坡稳定性规律，所研究成果在实际工程中得到了充分的利用，在马鞍山矿山研究院建立在大量实际工程的基础上，系统研究了露天与地下联合开采的工艺技术；刘秀霞以小汪沟铁矿为例，利用松散矿体颗粒建立物理模型，研究露天转地下开采优化方案；张定邦采用铁矿体相似材料，运用砌块砌筑法进行矿山二维模拟，按几何相似比例再现露天开采和无底柱分段崩落法的开采全过程。针对模型试验箱体，国内外目前的研究均为单一用途，只能模拟二维矿山开采，或者模拟三维矿山开采，装置利用效率不足。而本文提供一种可同时进行二维和三维矿山模型的试验箱体，可以有效灵活的进行多种工况模型试验。国内外学者对矿山露天转地下开采设计了相关模型试验装置，并对分段崩落法的采矿过程进行了模型试验研究，但是试验装置所能进行的试验模型单一，对二维和三维的模型试验只能用不同的试验模型箱，造成装置使用的浪费，没有文献针对可活动模型试验箱进行研究。因此，通过查新，未发现与本专利相同的研究成果。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置。一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置，包括可活动模型箱、矿体模拟盒和传动系统；所述可活动模型箱包括底座、第一侧立面、第二侧立面、第三侧立面和第四侧立面，所述第二侧立面与第四侧立面垂直固定于所述底座的两个短边上，所述第三侧立面垂直固定于所述底座的一个长边上，所述第一侧立面垂直可设置于所述底座的不同位置上，所述第一侧立面通过高强螺栓与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第三侧立面通过焊接分别与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第一侧立面下端设置有一个可抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔；所述第一侧立面包括第一内面板、第一方钢支架和槽钢，所述第一方钢支架通过螺丝固定于第一内面板外侧，所述槽钢设置于第一内面板两侧，所述槽钢上设置有与高强螺栓配合的螺纹孔，所述第一内面板下端设置有一个可以抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔，所述第一方钢支架通过焊接与槽钢相连接；所述第二侧立面包括第二内面板和第二方钢支架，所述第二方钢支架通过螺丝固定于第二内面板外侧，所述第二方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个短边上，所述第二方钢支架的垂直于底座的一侧通过焊接与所述第三侧立面的垂直于底座的一侧相连接，所述第二方钢支架的垂直于底座的另一侧立柱和中间立柱设置有安装高强螺栓的圆孔；所述第三侧立面包括第三内面板和第三方钢支架，所述第三方钢支架通过螺丝固定于第三内面板外侧，所述第三方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个长边上，所述第三方钢支架的两侧分别通过焊接固定于所述第二侧立面垂直于底座的一侧和所述第四侧立面垂直于底座的一侧；所述第四侧立面包括第四内面板和第四方钢支架，所述第四方钢支架通过螺丝固定于第四内面板外侧，所述第四方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的另一个短边上，所述第四方钢支架的垂直于底座的一侧通过焊接与所述第三侧立面的垂直于底座的另一侧相连接，所述第四方钢支架的垂直于底座的另一侧立柱和中间立柱设置有安装高强螺栓的圆孔；所述底座包括钢底板、第五方钢支架、工字钢支座、转向滑轮和横梁，所述第五方钢支架焊接于钢底板下方，所述工字钢支座有多个，各工字钢支座与钢底板短边平行且均匀分布，焊接于第五方钢支架下方，所述横梁焊接于第五方钢支架下方，且与工字钢支座垂直设置，所述转向滑轮有两个，均固定于横梁上，所述钢底板设置有两个与所述矿体模拟盒的安全吊钩位置配合的钢底板圆孔，所述钢底板圆孔圆心与所述转向滑轮后方的垂直切线重合，所述钢底板上设置有两个排水孔；所述矿体模拟盒包括顶面层箱体和下层箱体，所述下层箱体有多个，水平叠放于模型箱中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置，其特征在于，包括可活动模型箱、矿体模拟盒和传动系统；所述可活动模型箱包括底座、第一侧立面、第二侧立面、第三侧立面和第四侧立面，所述第二侧立面与第四侧立面垂直固定于所述底座的两个短边上，所述第三侧立面垂直固定于所述底座的一个长边上，所述第一侧立面垂直可设置于所述底座的不同位置上，所述第一侧立面通过高强螺栓与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第三侧立面通过焊接分别与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第一侧立面下端设置有一个可抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔；所述第一侧立面包括第一内面板、第一方钢支架和槽钢，所述第一方钢支架通过螺丝固定于第一内面板外侧，所述槽钢设置于第一内面板两侧，所述槽钢上设置有与高强螺栓配合的螺纹孔，所述第一内面板下端设置有一个可以抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔，所述第一方钢支架通过焊接与槽钢相连接；所述第二侧立面包括第二内面板和第二方钢支架，所述第二方钢支架通过螺丝固定于第二内面板外侧，所述第二方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个短边上，所述第二方钢支架的垂直于底座的一侧通过焊接与所述第三侧立面的垂直于底座的一侧相连接，所述第二方钢支架的垂直于底座的另一侧立柱和中间立柱设置有安装高强螺栓的圆孔；所述第三侧立面包括第三内面板和第三方钢支架，所述第三方钢支架通过螺丝固定于第三内面板外侧，所述第三方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个长边上，所述第三方钢支架的两侧分别通过焊接固定于所述第二侧立面垂直于底座的一侧和所述第四侧立面垂直于底座的一侧；所述第四侧立面包括第四内面板和第四方钢支架，所述第四方钢支架通过螺丝固定于第四内面板外侧，所述第四方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的另一个短边上，所述第四方钢支架的垂直于底座的一侧通过焊接与所述第三侧立面的垂直于底座的另一侧相连接，所述第四方钢支架的垂直于底座的另一侧立柱和中间立柱设置有安装高强螺栓的圆孔；所述底座包括钢底板、第五方钢支架、工字钢支座、转向滑轮和横梁，所述第五方钢支架焊接于钢底板下方，所述工字钢支座有多个，各工字钢支座与钢底板短边平行且均匀分布，焊接于第五方钢支架下方，所述横梁焊接于第五方钢支架下方，且与工字钢支座垂直设置，所述转向滑轮有两个，均固定于横梁上，所述钢底板设置有两个与所述矿体模拟盒的安全吊钩位置配合的钢底板圆孔，所述钢底板圆孔圆心与所述转向滑轮后方的垂直切线重合，所述钢底板上设置有两个排水孔；所述矿体模拟盒包括顶面层箱体和下层箱体，所述下层箱体有多个，水平叠放于模型箱中，所述顶面层箱体放置于所述下层箱体上方；所述传动系统包括第一电动绞盘、第二电动绞盘、固定支架和螺纹扣，所述第一电动绞盘和第二电动绞盘固定于所述固定支架上，所述螺纹扣安装于所述矿体模拟盒的箱体上。...

【技术特征摘要】
1.一种铁矿露天转井采岩体跨落的模拟装置，其特征在于，包括可活动模型箱、矿体模拟盒和传动系统；所述可活动模型箱包括底座、第一侧立面、第二侧立面、第三侧立面和第四侧立面，所述第二侧立面与第四侧立面垂直固定于所述底座的两个短边上，所述第三侧立面垂直固定于所述底座的一个长边上，所述第一侧立面垂直可设置于所述底座的不同位置上，所述第一侧立面通过高强螺栓与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第三侧立面通过焊接分别与所述第二侧立面和所述第四侧立面相连接，所述第一侧立面下端设置有一个可抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔；所述第一侧立面包括第一内面板、第一方钢支架和槽钢，所述第一方钢支架通过螺丝固定于第一内面板外侧，所述槽钢设置于第一内面板两侧，所述槽钢上设置有与高强螺栓配合的螺纹孔，所述第一内面板下端设置有一个可以抽出矿体模拟盒箱体的矩形孔，所述第一方钢支架通过焊接与槽钢相连接；所述第二侧立面包括第二内面板和第二方钢支架，所述第二方钢支架通过螺丝固定于第二内面板外侧，所述第二方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个短边上，所述第二方钢支架的垂直于底座的一侧通过焊接与所述第三侧立面的垂直于底座的一侧相连接，所述第二方钢支架的垂直于底座的另一侧立柱和中间立柱设置有安装高强螺栓的圆孔；所述第三侧立面包括第三内面板和第三方钢支架，所述第三方钢支架通过螺丝固定于第三内面板外侧，所述第三方钢支架的底端通过焊接固定于所述底座的一个长边上，所述第三方钢支架的两侧分别通过焊接固定于所述第二侧立面垂直于底座的一侧和所述第四侧立面垂直于底座的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵安林，裴学斌，周仁杰，刘显峰，尹华光，徐能雄，刘京平，张彬，叶富建，杨国香，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21