一种崩落法覆盖层渗水实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种崩落法覆盖层渗水实验装置及方法，所述实验装置包括自上至下依次设置的降雨模拟装置、矿体模拟装置和水流收集装置；所述矿体模拟装置由露天坑模拟装置和地下矿体模拟装置组成，其中地下矿体模拟装置中由活动插板与侧板共同组成覆盖层箱体；活动插板可更换，不同的活动插板对应插放在侧板上开设的不同角度的插槽中，能够调节覆盖层箱体的整体倾斜角度。本发明专利技术实现了用同一套实验装置进行多种影响因素下的覆盖层渗水实验，即实验中覆盖层厚度与结构可调、矿体倾角可调、顶部降水量可调，能够方便地通过分析比较实验数据得出覆盖层渗水规律。

Seepage test device and method for overburden layer of caving method

The invention relates to a caving method covering layer seepage test device and method, the experimental device comprises from top to bottom in turn set rainfall simulation device, simulation device and water collecting device body; the device is composed of open pit orebody simulation simulation device and simulation device of underground orebody, the underground orebody by simulation device a movable inserting plate and side plate composed of covering layer box; replaceable movable inserting plate, inserting slots corresponding to different angle opening on the side plate inserted in the different activities, can adjust the tilt angle of the whole cover box. The invention realizes a variety of factors with the same set of experimental device under overburden seepage test, namely the cover thickness and structure of adjustable, adjustable, dip angle of orebody top precipitation can be adjusted conveniently through the analysis and comparison of experimental data that cover water seepage law.

【技术实现步骤摘要】
一种崩落法覆盖层渗水实验装置及方法
本专利技术涉及金属矿山崩落法采矿
，尤其涉及一种崩落法覆盖层渗水实验装置及方法。
技术介绍
采用无底柱分段崩落法回采矿体时，在其上部一定要形成一定厚度的覆盖岩层。一般来说，覆盖岩层的作用包括：1)利用覆盖岩层形成挤压爆破条件，同时覆盖岩层的存在能够阻止崩落下来的矿石进入空区；2)利用覆盖岩层形成安全缓冲垫层。将井下生产部位与地表隔离，防止地表围岩崩塌和井下爆破分别对井下生产、地表造成安全威胁。目前，崩落法被广泛应用于国内地下金属矿山以及露天转地下开采铁矿山。对于崩落法矿山来说，当水流进入覆盖层范围时，覆盖层中固体散体颗粒之间的空隙提供了水流空间，同时覆盖层的流动性又推动了水流快速渗入井下，给井下的生产安全带来较大危害。对于露天转地下崩落法开采矿山来说，除了上述覆盖层的渗水特性外，地表露天坑面积和深度较大，极易积水，若大量雨水经过覆盖岩层涌入井下，更加容易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此，覆盖层渗水特性研究对井下开采安全具有重要意义。以往针对多种颗粒结构及分布、不同覆盖层厚度以及不同降水量等多因素影响下岩石覆盖层渗水特性的研究较少，且用于渗水实验的装置均采用固定式结构，即针对某一特定矿山的矿体条件制作结构和尺寸与之相对应的固定装置。采用上述实验装置，虽然可以得到接近于矿山生产实际的实验效果，但是由于其仅针对某一特定矿体条件，如果实验参数发生改变，就需要制作新的模型才能进行实验。
技术实现思路
本专利技术提供了一种崩落法覆盖层渗水实验装置及方法，实现了用同一套实验装置进行多种影响因素下的覆盖层渗水实验，即实验中覆盖层厚度与结构可调、矿体倾角可调、顶部降水量可调，能够方便地通过分析比较实验数据得出覆盖层渗水规律。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种崩落法覆盖层渗水实验装置，包括自上至下依次设置的降雨模拟装置、矿体模拟装置和水流收集装置；所述矿体模拟装置由露天坑模拟装置和地下矿体模拟装置组成，其中地下矿体模拟装置中由活动插板与侧板共同组成覆盖层箱体；活动插板可更换，不同的活动插板对应插放在侧板上开设的不同角度的插槽中，能够调节覆盖层箱体的整体倾斜角度。所述降雨模拟装置由输水管路、流量计、阀门、喷头和上积水器组成；所述上积水器的底部与矿体模拟装置中露天坑模拟装置的顶部对接，上积水器由侧围板和底板组成，底板上均匀开设漏水孔；在上积水器的横截面范围内，多个喷头均匀设置在其上方，每个喷头分别与输水管路相连，输水管路上设有流量计和阀门。所述地下矿体模拟装置设于露天坑模拟装置的下方，露天坑模拟装置为倒置的四棱锥台结构；地下矿体模拟装置由2个侧板、2个活动插板、顶部围板、底部围板和白钢支撑底板组成；2个侧板相对设置，其上一一对应地设置多条插槽，活动插板的两侧分别插放在2个侧板上对应的插槽中，所构成的倾斜通道即为覆盖层箱体；覆盖层箱体的顶部设顶部围板，底部通过底部法兰连接底部围板，底部围板由外层亚克力底板和内层白钢底板组成，顶部围板和底部围板上分别开设与覆盖层箱体上口、下口相对应的开口；白钢支撑底板上设有滑槽，底部围板中的内层白钢底板能够沿滑槽移动并与不同斜度的覆盖层箱体下口保持对接；底部围板的开口处设筛板。所述顶部围板与2个活动插板之间分别设有角度调节器；底部围板与2个活动插板之间分别设有插板加强板。所述2个活动插板的其中一个沿高向分别设有岩石铺设孔和岩石回收孔，岩石铺设孔和岩石回收孔均通过带橡胶圈的封盖密封。所述地下矿体模拟装置的一个侧板表面设透明刻度条。所述水流收集装置由下积水器、量筒和液位传感器组成；下积水器固定在筛板的下方，能够随底部围板移动并与覆盖层箱体的下口对接，下积水器的底板上均匀设有漏水孔；量筒置于下积水器下方，量筒为分格结构，每格中分别设有液位传感器，液位传感器的信号输出端与外部PLC系统连接。所述矿体模拟装置和水流收集装置的外侧设支撑框架，支撑框架由立柱和横梁组成；白钢支撑底板的两侧分别固定在支撑框架两侧的横梁上起主要支撑作用，输水管道、上积水器、露天坑模拟装置以及量筒通过支撑板或直接与支撑框架的立柱或横梁固定连接。所述降雨模拟装置中的上积水器各组成板件接缝处、露天坑模拟装置的各组成板件接缝处、地下矿体模拟装置中的侧板与顶部围板及底部法兰之间、水流收集装置中下积水器的各组成板件接缝处均设防水密封胶。采用所述实验装置进行崩落法覆盖层渗水实验的方法，包括如下步骤：1)制作地下矿体模拟装置时，根据矿山实际倾角，在2个侧板上开设倾斜度不同且一一对应的插槽，并根据不同尺寸的插槽制作对应的活动插板；2)实验开始时，根据实验设定的矿山倾角选用对应活动插板，并将2个活动插板的两端分别插入2个侧板上对应的插槽中；调节活动插板顶部外侧的角度调节器，对活动插板起定位支撑作用；推动底部围板中的内层白钢底板，使其在白钢支撑底板的滑槽内滑动，同时带动与其连接的下积水器移动，使下积水器与覆盖层箱体下口对齐，然后在活动插板底部外侧安装插板加强板，使活动插板牢固固定，并形成本次实验的覆盖层箱体；3)活动插板安装完成后，在活动插板与露天坑模拟装置及底部围板的接缝处分别涂抹玻璃胶，使实验装置具有密闭性，防止在实验过程中向外部渗水；4)实验装置全部组装完成后，根据实验设定的覆盖层厚度和岩石粒级组成，通过侧板上的岩石铺设孔向覆盖层箱体中装填覆盖层岩石，并通过侧板上的透明刻度条控制覆盖层的高度；5)覆盖层装填完成后，按实验设计降雨量调节流量计和阀门；启动降雨模拟装置，通过喷头持续向下方的上积水器中喷水，形成降雨，降雨经覆盖层渗透后通过下积水器底板的漏水孔进入量筒中；6)实验中自动记录渗水时间，通过量筒各格室中的液位传感器记录对应时间的渗水量，以此计算出对应覆盖层不同位置渗水量随时间的变化规律；7)当模拟不同降雨量进行实验时，只需根据新的降雨参数重新调节降雨模拟装置，将上次实验的覆盖层岩石从岩石回收孔中取出，更换新的自然湿度状态下的覆盖层岩石后即可开始新的实验；当模拟不同地下矿体覆盖层厚度和结构进行实验时，先通过岩石回收孔将覆盖层岩石取出，再根据实验需要按粒级组成装填新的自然状态覆盖层岩石，即可开始新的实验；当模拟不同矿体倾角进行实验时，先通过岩石回收孔将覆盖层岩石取出，然后取下插板加强板，将底部围板中的内层白钢底板连同下积水器一起向外侧移动，抽出活动插板，更换另一组不同角度的活动插板，重复步骤2)-5)即可开始新的实验；不同降雨量、不同地下矿体覆盖层厚度和结构以及不同矿体倾角的模拟实验可以单独或组合进行实验，每次实验分多组重复进行，并将实验数据记录保存。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)实现了用同一套实验装置进行多种影响因素下的覆盖层渗水实验，即实验中覆盖层厚度与结构可调、矿体倾角可调、顶部降水量可调，能够方便地通过分析比较实验数据得出覆盖层渗水规律；2)实验装置结构简单、适应性强，实验操作方便；3)避免实验模型重复制作，降低实验成本，节省人力物力。附图说明图1是本专利技术所述一种崩落法覆盖层渗水实验装置的主视图。图2是本专利技术所述一种崩落法覆盖层渗水实验装置的侧视图。图3是本专利技术所述降雨模拟装置中喷头布置示意图。图4是本专利技术所述侧板上开设不同角度插槽的示意图。图5是本专利技术所述底部围板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，包括自上至下依次设置的降雨模拟装置、矿体模拟装置和水流收集装置；所述矿体模拟装置由露天坑模拟装置和地下矿体模拟装置组成，其中地下矿体模拟装置中由活动插板与侧板共同组成覆盖层箱体；活动插板可更换，不同的活动插板对应插放在侧板上开设的不同角度的插槽中，能够调节覆盖层箱体的整体倾斜角度。

【技术特征摘要】
1.一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，包括自上至下依次设置的降雨模拟装置、矿体模拟装置和水流收集装置；所述矿体模拟装置由露天坑模拟装置和地下矿体模拟装置组成，其中地下矿体模拟装置中由活动插板与侧板共同组成覆盖层箱体；活动插板可更换，不同的活动插板对应插放在侧板上开设的不同角度的插槽中，能够调节覆盖层箱体的整体倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述降雨模拟装置由输水管路、流量计、阀门、喷头和上积水器组成；所述上积水器的底部与矿体模拟装置中露天坑模拟装置的顶部对接，上积水器由侧围板和底板组成，底板上均匀开设漏水孔；在上积水器的横截面范围内，多个喷头均匀设置在其上方，每个喷头分别与输水管路相连，输水管路上设有流量计和阀门。3.根据权利要求1所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述地下矿体模拟装置设于露天坑模拟装置的下方，露天坑模拟装置为倒置的四棱锥台结构；地下矿体模拟装置由2个侧板、2个活动插板、顶部围板、底部围板和白钢支撑底板组成；2个侧板相对设置，其上一一对应地设置多条插槽，活动插板的两侧分别插放在2个侧板上对应的插槽中，所构成的倾斜通道即为覆盖层箱体；覆盖层箱体的顶部设顶部围板，底部通过底部法兰连接底部围板，底部围板由外层亚克力底板和内层白钢底板组成，顶部围板和底部围板上分别开设与覆盖层箱体上口、下口相对应的开口；白钢支撑底板上设有滑槽，底部围板中的内层白钢底板能够沿滑槽移动并与不同斜度的覆盖层箱体下口保持对接；底部围板的开口处设筛板。4.根据权利要求3所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述顶部围板与2个活动插板之间分别设有角度调节器；底部围板与2个活动插板之间分别设有插板加强板。5.根据权利要求3所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述2个活动插板的其中一个沿高向分别设有岩石铺设孔和岩石回收孔，岩石铺设孔和岩石回收孔均通过带橡胶圈的封盖密封。6.根据权利要求3所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述地下矿体模拟装置的一个侧板表面设透明刻度条。7.根据权利要求1所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述水流收集装置由下积水器、量筒和液位传感器组成；下积水器固定在筛板的下方，能够随底部围板移动并与覆盖层箱体的下口对接，下积水器的底板上均匀设有漏水孔；量筒置于下积水器下方，量筒为分格结构，每格中分别设有液位传感器，液位传感器的信号输出端与外部PLC系统连接。8.根据权利要求1所述的一种崩落法覆盖层渗水实验装置，其特征在于，所述矿体模拟装置和水流收集装置的外侧设支撑框架，支撑框架由立柱和横梁组成；白钢支撑底板的两侧分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：常帅，张国建，李楠，刘超，温彦良，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21