CN102390727A - 大比例尺立体模拟放矿模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大比例尺立体模拟放矿模型，该放矿模型包括箱体，该箱体分为上部分和下部分，该上部分和下部分相互连接，该下部分的底部设置有底座，该下部分包括若干层，该每层上设置有进路，进路的端部设置有进路口，在该下部分的两端侧壁上开设有若干矿壁插缝，模拟矿壁板插入在该矿壁插缝中，该箱体还包括具有尖角的接高矿壁板，该接高矿壁板设置在上部矿壁插缝中。通过本发明的大比例尺立体模拟放矿模型，实现了大比例尺立体模拟放矿试验，不仅兼备了二维放矿模型的全部功能，还提高了采场模拟放矿效果指标的相似度。

Description

大比例尺立体模拟放矿模型

技术领域

本发明涉及采矿工程技术领域，尤其涉及一种大比例尺立体模拟放矿模型。

背景技术

无底柱分段崩落采矿法是20世纪50年代以来随着新的采矿工艺和大型地下采矿设备的出现而逐步发展起来的一种高效率、高度机械化、结构简单、生产安全、成本低廉的采矿方法。

对于上述的采矿法的放矿研究方法主要有实验室物理模拟实验法、现场工业试验法、计算机数值模拟分析法。物理模拟实验法是用放矿的物理模型再现放矿原型。物理模拟放矿用与现场条件相似的、并缩小了的物理模型进行放矿试验。其中放矿模型对于放矿试验具有重要的作用。

针对大比例尺立体模拟放矿模型，由于模拟试验工作量大，试验技术复杂，一些模拟技术尚未很好解决，所以大比例尺立体模拟放矿模型仍然是目前技术的难题。现有技术中主要存在以下三个技术难题：

1、模拟矿壁：模拟试验前，需要在试验物料中提前安放模拟矿壁。在生产工艺中，同一分段的两条相邻进路之间的边孔角以下矿体由下一分段回采时打孔崩落，在矿壁模拟过程中必然要考虑这种工艺上的要求。因此实现原岩与爆堆的有机转换是一个技术难题。

2、模拟进路退出：实验时需按放矿步距要求逐步退出进路。由于立体模型体积较大，进路退出需要克服来自上方、侧面的压力，以及试验材料颗粒与进路之间的摩擦阻力、模拟进路与箱体孔口之间的摩擦阻力等，因此实现模拟进路的自如退出是一个技术难题。

3、模拟出矿：大比例尺模拟放矿模型的进路狭长、视线差，存在操作盲区。因此模拟出矿设备的铲矿动作、铲斗运行轨迹是个技术难题。

因此，需要提供一种大比例尺立体模拟放矿模型以解决上述问题。

发明内容

为了解决该问题，本发明公开了一种大比例尺立体模拟放矿模型，所述放矿模型包括箱体，所述箱体分为上部分和下部分，所述上部分和下部分相互连接，所述下部分的底部设置有底座，所述下部分包括若干层，所述每层上设置有进路，进路的端部设置有进路口，在所述下部分的两端侧壁上开设有若干矿壁插缝，模拟矿壁板插入在所述矿壁插缝中，该箱体还包括具有尖角的接高矿壁板，所述接高矿壁板设置在上部矿壁插缝中。

较佳地，所述进路由光面不锈钢板制作。

较佳地，所述进路的断面呈矩形。

较佳地，所述进路由断面为“一”字形的部件和断面为“L”形的部件形成

较佳地，所述进路由断面为“一”字形部件和断面为“U”形的部件形成。

较佳地，所述放矿模型进一步包括放矿模拟铲，所述放矿模拟铲包括铲把、摄像头、铰结轴、铲斗和数据线，所述铲斗通过所述铰结轴与所述铲把连接，所述摄像头设置在所述铲把的前端并与所述数据线连接。

较佳地，所述放矿模型的外形尺寸为：长×宽×高为1400×1230×1740mm。

通过本发明的大比例尺立体模拟放矿模型，实现了大比例尺立体模拟放矿试验，不仅兼备了二维放矿模型的全部功能，还提高了采场模拟放矿效果指标的相似度。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体主视图；

图2是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体左视图；

图3是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体的A-A剖视图；

图4是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体的B-B剖面图；

图5a-5e是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的进路组合方案示意图；

图6是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的模拟进路板示意图；

图7是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的放矿模拟铲的示意图；

图8是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的进路退出架示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体采用有机玻璃材料，分上下两节，用螺栓联接，外形尺寸可以为长×宽×高1400×1230×1740mm，模拟矿壁与模拟进路采用不锈钢板制作并研发出铲运机模拟铲。实验时用插板调整定位矿体上下盘倾角，变化范围在50°～90°之间，能够实现不同参数采场的模拟放矿实验需要。

实验时，放入各种标志颗粒。通过精密观测仪器，可以标定单个标志颗粒的移动轨迹；通过摄像机、照相机可以记录散体整体移动规律，及放矿过程中出现的各种物理现象。用大比例尺模型进行试验，相似程度高，所采集的实验数据更多、更全面。在大量的模拟数据中，具备了有针对性地剔除受边界影响的数据条件，经过处理后的数据会更接近采矿场实际。

以下结合附图对本发明的实施例做详细描述。

参考图1至图4，示出了根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的箱体100。箱体100基本上为立方体的形式。箱体100分为上部分110和下部分120。在一个例子中，下部分120高度为1140毫米，上部分110高度为600毫米。上部分110和下部分120之间可以采用螺栓连接，当然也可以采用其他本领域内常用的连接方式连接。

下部分120的底部设置有底座121，用以支撑整个模型。下部分120包括若干层，用以模拟若干采矿层，在每一层上设置有进路122，进路122的断面呈矩形。进路122的端部具有进路口123。在下部分120的两端侧壁上还开设有若干矿壁插缝124，用以插入模拟矿壁板125。

对于现有技术中的矿壁模拟问题，采用了矿壁“嫁接法”的方案。根据无底柱分段崩落采矿法工艺特点，每次崩落1～2排炮孔矿石，便开始后退式放矿，当放矿至截止品位时，停止放矿。然后再崩落后面1～2排炮孔，即完成了一个小循环。同分段进路一般是同步后退式崩矿、放矿，以便上部覆盖岩下落平稳以减少损失和贫化。模拟试验时，每一个小循环放矿结束时，应及时抽出模拟矿壁板，模拟进路也相应后退一个放矿步距(即一个小循环距离)，一直放到本分段结束。当本分段模拟放矿结束后，模拟矿壁板及模拟进路也相应全部退出箱体。根据崩落法生产工艺，本分段的边孔角以下矿石是由下分段开采时打孔崩落。这样，预先安设的矿壁125高度不够，必须将上部再补高一段，矿壁方能满足试验的相似性，这就是所谓的“嫁接法”方案。具体做法是，在上部矿壁插缝中，用橡皮锤打入带有尖角的接高矿壁板125a(见图6)，这样达到了矿壁的模拟与现场采矿工艺的统一。

对于现有技术中进路退出操作困难问题。上述的进路122的材料选用光面不锈钢板制作，进路采取先解体制作，然后再进行组合的方式形成。也就是说，进路122是由几个部分组成的。这样，在小循环模拟实验结束后，将进路逐步退出，实现了克服阻力大，进路退出难的目标。具体做法是将进路的矩形断面解体加工，即，分别加工成断面呈“一”字形、“L”形和“U”形的三个部件(分别参考图5a至5c)。这三种部件即可组成矩形断面的进路。图5d和5e分别示出了由“一”字形部件和“L”形部件形成的进路和由“一”字形部件和“U”形部件形成的进路。当退出进路时，可以分部件单独退出，以达到减小各种阻力的目的。退出进路时，采用丝杠127加摇把128的专用进路退出架进行(见图8)。

对于现有技术的模拟出矿问题，本发明采用专门的放矿模拟铲。参考图7，是根据本发明一个实施例的大比例尺立体模拟放矿模型的放矿模拟铲126的示意图。放矿模拟铲126包括铲把1261、摄像头1262、铰结轴1263、铲斗1264和数据线1265，铲斗1264通过铰结轴1263与铲把1261连接，摄像头1262设置在铲把1261的前端，并与数据线1265连接，数据线1265还与电脑(未示出)连接。这样可以通过摄像头1262来监视放矿模拟铲的动作，并将监视画面显示在电脑显示屏上，克服了现有技术中盲区操作的弊端。

通过本发明的大比例尺立体模拟放矿模型，实现了大比例尺立体模拟放矿试验，不仅兼备了二维放矿模型的全部功能，还提高了采场模拟放矿效果指标的相似度。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (7)

1.一种大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述放矿模型包括箱体，所述箱体分为上部分和下部分，所述上部分和下部分相互连接，所述下部分的底部设置有底座，所述下部分包括若干层，所述每层上设置有进路，进路的端部设置有进路口，在所述下部分的两端侧壁上开设有若干矿壁插缝，模拟矿壁板插入在所述矿壁插缝中，该箱体还包括具有尖角的接高矿壁板，所述接高矿壁板设置在上部矿壁插缝中。

2.按照权利要求1所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述进路由光面不锈钢板制作。

3.按照权利要求2所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述进路的断面呈矩形。

4.按照权利要求3所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述进路由断面为“一”字形的部件和断面为“L”形的部件形成

5.按照权利要求3所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述进路由断面为“一”字形部件和断面为“U”形的部件形成。

6.按照权利要求1所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述放矿模型进一步包括放矿模拟铲，所述放矿模拟铲包括铲把、摄像头、铰结轴、铲斗和数据线，所述铲斗通过所述铰结轴与所述铲把连接，所述摄像头设置在所述铲把的前端并与所述数据线连接。

7.按照权利要求1所述的大比例尺立体模拟放矿模型，其特征在于，所述放矿模型的外形尺寸为：长×宽×高为1400×1230×1740mm。

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