一种充填采场模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种充填采场模拟装置，包括采空区模拟箱、充填系统、控温系统、加湿系统、数据采集系统；采空区模拟箱的左侧及右侧设有用于放置充填管道的梁结构，梁结构呈冂型，梁结构可移动安装在装置底座上，并横跨在采空区模拟箱上方，梁结构上部设有固定充填管道的可移动固定板；充填系统包括搅拌桶、充填管道、压力泵；控温系统包括电阻丝、控温按钮、显示屏；加湿系统包括喷头、水泵；数据采集系统包括手持式三维扫描仪、控制器，手持式三维扫描仪安装在右侧梁结构的顶部中间位置，手持式三维扫描仪与控制器电连接。本实用新型专利技术操作简单，使用方便，可重现现场充填的整个过程。可重现现场充填的整个过程。可重现现场充填的整个过程。

【技术实现步骤摘要】
一种充填采场模拟装置


[0001]本技术属于模拟充填采矿方法，具体地说，涉及一种充填采场模拟装置。

技术介绍

[0002]随着浅部资源的枯竭，资源开采逐渐向深部发展，深部开采不可避免的会遇到高温、高地压等问题。许多金属矿山仍是采用阶段空场嗣后充填采矿法，采场高度通常在30～60m，充填体体积达到数万立方米，且由于地热及地下水的存在会提高采场的温度及湿度，对充填体强度带来一定的负面影响。很多研究均是通过实验室制作小型试件的方法，以此确定现场充填体的强度，该方法过于片面，不足以反应现场充填体的实际强度，存在较大误差。现场充填过程中由于下料点及下料方式的不同，料浆会产生不同的流动规律及堆积形态，其结果会导致不同位置的充填体其强度存在较大差异。所以对入料位置、入料方式及温度变化对现场充填体强度变化的影响规律展开研究是非常有必要的。
[0003]有鉴于此特提出本技术。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种充填采场模拟装置，包括采空区模拟箱、充填系统、控温系统、加湿系统、数据采集系统；通过向采空区模拟箱注入搅拌好的料浆，注入一定高度后停止排放，待充填体固化后，打开手持式三维扫面仪对充填体坡面形状进行扫描并在控制器端实时输出坡面形状的重构模型，研究料浆的流动规律及堆积形态，通过排水系统排出水的质量计算料浆的泌水率及沉缩率。待采空区充满后，打开控温加湿系统根据实际采场内部温度及湿度对采空区内部充填体进行养护，养护一段时间后，拆除模拟箱，对其内部充填体进行开钻取芯，测量其强度分布。可重现现场充填的整个过程，以便对整个矿山充填工艺进行改进。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用技术方案的基本构思是：
[0006]一种充填采场模拟装置，包括采空区模拟箱、充填系统、控温系统、加湿系统、数据采集系统；
[0007]采空区模拟箱的左侧及右侧设有用于放置充填管道的梁结构，梁结构呈冂型，梁结构可移动安装在装置底座上，并横跨在采空区模拟箱上方，梁结构上部设有固定充填管道的可移动固定板；
[0008]充填系统包括搅拌桶、充填管道、压力泵，充填管道一端与搅拌桶连接，另一端为出浆口端，该端安装在固定板上，压力泵串联在充填管道上；
[0009]控温系统包括电阻丝、控温按钮、显示屏，电阻丝安装在装置底座上，控温按钮、显示屏安装在装置底座一侧边上；
[0010]加湿系统包括喷头、水泵，喷头为若干个，安装在采空区右侧梁结构的上部左侧与右侧，将喷头通过管道与水泵相连；
[0011]数据采集系统包括手持式三维扫描仪、控制器，手持式三维扫描仪安装在右侧梁
结构的顶部中间位置，手持式三维扫描仪与控制器电连接。
[0012]进一步地，所述装置底座呈长方体状，中间设有模拟箱固定凹槽，采空区模拟箱设置在模拟箱固定凹槽内；所述装置底座的前后侧设有滑道，梁结构底部设有滑轮，滑轮与滑道配合。
[0013]进一步地，所述梁结构上部设有滑道，固定板底部设有滑轮，滑轮与滑道滑动配合。
[0014]进一步地，所述采空区模拟箱左侧及右侧均设有排水系统，排水系统包括排水板、排水槽、排水孔、排水管，排水板内侧贴有编织袋，排水板上设有若干排水孔，排水槽位于排水板底部，排水孔汇流于排水槽，排水槽与排水管道连接。
[0015]进一步地，所述采空区模拟箱内部及上部均设有用于模拟采空区的不同形状的凹槽。
[0016]进一步地，所述梁结构下部设有可升降调节的液压缸。
[0017]进一步地，所述采空区模拟箱采用钢化玻璃制作而成，采空区模拟箱左端及右端均刻有刻度值。
[0018]进一步地，所述梁结构通过梁结构固定装置限位，梁结构固定装置主要由螺栓、固定装置组成，固定装置夹持在滑道上，螺栓设置在固定装置外侧。
[0019]进一步地，所述固定板通过固定板固定装置限位，固定板固定装置主要由螺栓、固定装置组成，固定装置夹住梁结构上部，螺栓设置在固定装置外侧。
[0020]采用上述技术方案后，本技术与现有技术相比具有以下有益效果。
[0021]本技术通过模拟箱左侧及右侧的梁结构及固定装置，可实现料浆在任意位置、任意高度进入采空区，并可实现单点下料及多点下料的随意切换；应用手持式三维扫描仪对固化后的充填体进行扫描，可研究不同入料位置、入料浓度及入料方式对料浆流动规律、堆积形态及充填体强度分布的影响程度。
[0022]模拟箱充满后，可调节控温系统改变模拟箱的温度，使其接近采场温度并通过加湿系统调控模拟箱内部湿度使其接近采场湿度，也可研究温湿度的改变对充填体强度变化的影响规律。
[0023]本技术装置及方法，结合三维扫描、充填模拟、排水及控温加湿等结构，可得到不同下料点及下料方式对料浆流动规律及堆积形态的影响规律；可得到不同入料浓度对料浆流动方式及堆积形态的影响规律；可得到不同下料点及下料方式对充填体强度分布的影响规律；可得到不同温度及湿度对充填体强度变化的影响规律；可得到有分层充填体与无分层充填体之间的强度差异。本技术与现有技术相比更加接近现场充填，方法操作简单，所得实验数据更加接近现场充填体，可在充填领域广泛应用。
[0024]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0025]附图作为本申请的一部分，用来提供对本技术的进一步的理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
[0026]图1是本技术充填采场模拟装置的整体结构示意图。
[0027]图2是本技术采空区模拟箱的透视图。
[0028]图3是本技术梁结构示意图。
[0029]图4是本技术梁结构固定装置结构示意图。
[0030]图5是本技术固定板固定装置结构示意图。
[0031]其中：1
‑
搅拌桶，2
‑
充填管道，3
‑
压力泵，4
‑
液压缸，5
‑
梁结构，6
‑
固定板，7
‑
注水管道，8
‑
螺栓，9
‑
采空区模拟箱，10
‑
装置底座，11
‑
滑道，12
‑
电阻丝，13
‑
梁结构固定装置，14
‑
显示屏，15
‑
控温按钮，16
‑
排水孔，17
‑
水桶，18
‑
排水板，19
‑
喷头，20
‑
手持式三维扫描仪，21
‑
控制器，22
‑
编织袋，23...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充填采场模拟装置，其特征在于，包括采空区模拟箱(9)、充填系统、控温系统、加湿系统、数据采集系统；采空区模拟箱(9)的左侧及右侧设有用于放置充填管道(2)的梁结构(5)，梁结构(5)呈冂型，梁结构(5)可移动安装在装置底座(10)上，并横跨在采空区模拟箱(9)上方，梁结构(5)上部设有固定充填管道(2)的可移动固定板(6)；充填系统包括搅拌桶(1)、充填管道(2)、压力泵(3)，充填管道(2)一端与搅拌桶(1)连接，另一端为出浆口端，该端安装在固定板(6)上，压力泵(3)串联在充填管道(2)上；控温系统包括电阻丝(12)、控温按钮(15)、显示屏(14)，电阻丝(12)安装在装置底座(10)上，控温按钮(15)、显示屏(14)安装在装置底座(10)一侧边上；加湿系统包括喷头(19)、水泵，喷头(19)为若干个，安装在采空区右侧梁结构(5)的上部左侧与右侧，将喷头(19)通过注水管道(7)与水泵相连；数据采集系统包括手持式三维扫描仪(20)、控制器(21)，手持式三维扫描仪(20)安装在右侧梁结构(5)的顶部中间位置，手持式三维扫描仪(20)与控制器(21)电连接。2.根据权利要求1所述的一种充填采场模拟装置，其特征在于，所述装置底座(10)呈长方体状，中间设有模拟箱固定凹槽(27)，采空区模拟箱(9)设置在模拟箱固定凹槽(27)内；所述装置底座(10)的前后侧设有滑道(11)，梁结构(5)底部设有滑轮(24)，滑轮(24)与滑道(11)配合。3.根据权利要求1所述的一种充填采场模拟装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，李金鑫，张盛友，赵建光，卢开放，高通，李兆宇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：