CN103913273A - 一种岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置及探测方法 - Google Patents

Abstract

一种岩溶区尾矿库底泥浆深层泄漏点探测装置及探测方法，将水上测定装置水平安装于匀速行驶的探测船上，通过牵引绳连接水下悬浮体，并带动其进行匀速运动，水下悬浮体通过可选配填充内胆保持在水下悬浮；当水下悬浮体行至由深层泄漏点产生的漩涡显著影响区范围时，由于该区域范围内流速场发生明显改变致使水下悬浮体运动状态发生改变，并通过牵引绳拉力大小及方向的变化反映至水上测定装置中。通过不断修正和调整船体及水下悬浮体的方位，最终确定泄漏点的位置。本发明能够有效探测泄漏点，缩短泄漏点查找时间，便于尽快封堵泄漏点，进而降低由于尾矿泥浆泄漏造成的影响。

Description

一种岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置及探测方法

技术领域

本发明涉及矿业工程及环境保护工程技术领域，具体是一种岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置及探测方法。

背景技术

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其它工业废渣的场所，是矿山生产必不可少的组成部分，同时也是重大的危险源。我国大量尾矿库，如广西几个大型尾矿库库址位于岩溶区。由于其特殊的地质条件，下部岩溶塌陷现象时有发生，造成尾矿泥浆沿着岩溶泄漏点向地下大量泄漏。由于尾矿泥浆中含有各种污染因子，一旦其进入地下将会对地下水等地下环境造成巨大的影响，并通过地下水贯通渠道经井口向下游村落排出尾矿泥浆。

尾矿库发生深层泄漏时，由于其泄漏量相对尾矿库存储量较小且泄漏点距离库面距离较大，不易被探明发现具体位置。传统的方法只针对探测浅层泄漏点有较好的效果，对探明尾矿库深层泄漏点收效甚微，目前还没有涉及岩溶区尾矿库深层泄漏点探测技术的研究成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测方法及装置，可有效缩短深层泄漏点查找时间，及时确定泄漏点具体位置，以便及时进行防泄漏补救措施，进而最大程度降低由于泄漏造成的污染。同时，该方法及装置也具有良好的可操作性。

本发明的技术方案是：一种岩溶区尾矿库底泥浆深层泄漏点探测装置，包括水上测定装置、水下悬浮装置以及牵引绳，水上测定装置通过牵引绳与水下悬浮装置连接，所述水上测定装置包括牵引绳、牵引绳拉力大小测定装置、拉力大小显示表盘、滑轮、牵引绳滑动斜槽以及方向测定装置，牵引绳一端绕过滑轮与牵引绳拉力大小测定装置连接，牵引绳拉力大小测定装置与拉力大小显示表盘连接，牵引绳另一端通过牵引绳滑动斜槽、方向测定装置与水下悬浮装置连接，水下悬浮装置内设有可选配填充内胆，整个水上测定装置与支架固定连接。

所述的方向测定装置由重力锤连杆、重力锤、重力锤滑动斜槽、刻度表盘、表盘倾斜度调整装置组成，重力锤通过重力锤连杆竖直连接在方向测定装置上，方向测定装置中部设有重力锤滑动斜槽，使重力锤始终保持在重力锤滑动槽内滑动，重力锤滑动槽下部设有刻度表盘，重力锤在重力锤滑动槽内滑动时指向刻度表盘与牵引绳指向刻度表盘刻度之差即为牵引绳倾斜角度，表盘倾斜调整装置安装在方向测定装置上部，根据牵引绳的倾斜角度对刻度表盘进行角度调整。

所述的方向测定装置通过设置重力锤为判定牵引绳方向提供参考依据，当牵引绳发生左右摆动时，其摆动方向的大小可根据重力锤和牵引绳的相对位置由表盘刻度读出；同时，设置的表盘倾斜调整装置可根据牵引绳的倾斜角度对刻度表盘进行角度调整，确保读数的精度。

所述水下悬浮装置的外形为贝壳状流线型设计，具有牵引方向前进阻力小、其运动易受其它方向流速影响的特点，确保当其行经泄漏点漩涡显著影响区范围会产生显著轨迹改变；同时，可根据泥浆稠度情况的不同进行内胆填充，对其进行不同重量设置，进而确保在设定深度进行匀速运动。

所述的牵引绳滑动斜槽为弧形喇叭状。采用这种设计可确保牵引绳在较大范围内自由近乎无摩擦摆动，同时也保证牵引绳在左右摆动时，非摆动端能和可调倾斜方向测定装置的重锤悬挂点重合，进而确保由表盘刻度读出的牵引绳摆动方向值的准确性。

所述的牵引绳拉力大小测定装置为数显拉力计或指针拉力机。

所述的支架为不锈钢制造。

所述的牵引绳为轻质钢丝绳，可根据以下特点选用：强度高、韧性好、较为柔软。

所述的支架要能够满足可调倾斜方向测定装置、拉力大小测定装置、牵引绳滑动斜槽安放及便于查找泄漏点相关操作，其材质为不锈钢，具有较大刚度。

一种适用于所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的探测方法，包括如下步骤：将水上测定装置水平固定于匀速行驶的探测船上，通过牵引绳连接水下悬浮装置在水下设定的深度匀速运动，水下悬浮装置通过可选配填充内胆保持在水下悬浮；当水下悬浮装置行至泄漏点漩涡显著影响区范围时，由于该影响范围内流速场的改变迫使水下悬浮装置的运动状态发生改变，进而引起牵引绳大小及方向发生改变；通过水上测定装置显示相关实时数据，结合岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则不断调整探测船行驶方向，进而牵引水下悬浮装置不断向泄漏点中心靠近，最终确定深层泄漏点具体位置，

所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则为：

①当水下悬浮装置远离泄漏点漩涡影响范围时，由于其运动形式为匀速直线运动，且水下条件具有相当大的离散性，水上测定装置测得牵引绳的大小和方向基本保持不变或在某一特定值及特定方向周围浮动，此时可判定水下悬浮装置远离泄漏点漩涡影响范围，此时，可继续按既定搜索线路查找泄漏点；

②当水下悬浮装置在泄漏点漩涡影响范围时，由于流速场发生了较大改变，产生向漩涡中心的流速矢量，水下悬浮装置由于其特殊的形状其运动轨迹将发生改变，同时由于周围流体的作用，牵引绳的拉力将稳定变大，牵引绳将向同一方向稳定摆动，此时，若将牵引绳拉向其相反方向后，牵引绳仍向原方向稳定变化，则此时可判定水下悬浮装置行经泄漏点漩涡影响范围，可根据牵引绳的大小和方向变化不断改变探测船行驶方向，进而不断接近泄漏点，最终确定泄漏点具体位置。

本发明的突出技术效果在于：

采用本发明能够解决岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点难以探测的技术难题，具有可操作性强、装置简单的特点，从而快速探明深层泄漏点的确切位置，及时采取有效补救措施，最大程度减轻由于尾矿泥浆泄露造成的环境污染。

附图说明

图1为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的水上测定装置结构示意图。

图2为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的水上测定装置立面示意图。

图3为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的方向测定装置平面结构示意图。

图4为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的牵引绳滑动斜槽的结构示意图；

图5为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的水下悬浮装置的结构示意图。

图6为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置及探测方法作用立面工作示意图。

图7为本发明所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的布置和探测方法平面工作示意图。

图中标记为：支架1、牵引绳拉力大小测定装置2、拉力大小显示表盘3、滑轮4、牵引绳滑动斜槽5、方向测定装置6、牵引绳7、重力锤连杆8、重力锤9、重力锤滑动斜槽10、刻度表盘11、表盘倾斜度调整装置12、水下悬浮装置13、可选配填充内胆14。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明所述的岩溶区尾矿库底泥浆深层泄漏点探测装置，包括水上测定装置、水下悬浮装置13以及牵引绳7，水上测定装置通过牵引绳7与水下悬浮装置13连接，所述水上测定装置包括牵引绳7、牵引绳拉力大小测定装置2、拉力大小显示表盘3、滑轮4、牵引绳滑动斜槽5以及方向测定装置6。牵引绳7一端绕过滑轮4与牵引绳拉力大小测定装置2连接，牵引绳拉力大小测定装置2与拉力大小显示表盘3连接，牵引绳7另一端通过牵引绳滑动斜槽5、方向测定装置6与水下悬浮装置13连接，水下悬浮装置13内设有可选配填充内胆14，整个水上测定装置与支架1固定连接。

所述的水下悬浮装置13外形为贝壳状流线型设计，内设孔洞可依不同水环境密度更换可选配填充内胆14。

如图3所示，所述的方向测定装置6由重力锤连杆8、重力锤9、重力锤滑动斜槽10、刻度表盘11、表盘倾斜度调整装置12组成。重力锤9通过重力锤连杆8竖直连接在方向测定装置6上，方向测定装置6中部设有重力锤滑动斜槽10，使重力锤9始终保持在重力锤滑动槽10内滑动，重力锤滑动槽10下部设有刻度表盘11，重力锤9在重力锤滑动槽10内滑动时指向刻度表盘11与牵引绳指向刻度表盘11刻度之差即为牵引绳倾斜角度。表盘倾斜调整装置12安装在方向测定装置6上部，根据牵引绳的倾斜角度对刻度表盘11进行角度调整。

所述的牵引绳滑动斜槽5为弧形喇叭状设计。

所述的拉力大小测定装置2为数显拉力计或指针拉力计。

一种适用于所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的探测方法，包括如下步骤：将水上测定装置水平固定于匀速行驶的探测船上，通过牵引绳7连接水下悬浮装置13在水下设定的深度匀速运动，水下悬浮装置13通过可选配填充内胆保持在水下悬浮；当水下悬浮装置13行至泄漏点漩涡显著影响区范围时，由于该影响范围内流速场的改变迫使水下悬浮装置13的运动状态发生改变，进而引起牵引绳7大小及方向发生改变；通过水上测定装置显示相关实时数据，结合岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则不断调整探测船行驶方向，进而牵引水下悬浮装置13不断向泄漏点中心靠近，最终确定深层泄漏点具体位置。

所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则为：

①当水下悬浮装置13远离泄漏点漩涡影响范围时，由于其运动形式为匀速直线运动，且水下条件具有相当大的离散性，水上测定装置测得牵引绳的大小和方向基本保持不变或在某一特定值及特定方向周围浮动，此时可判定水下悬浮装置13远离泄漏点漩涡影响范围。此时，可继续按即定搜索线路查找泄漏点；

②当水下悬浮装置13在泄漏点漩涡影响范围时，由于流速场发生的较大改变，产生向漩涡中心的流速矢量，水下悬浮装置13由于其特殊的形状其运动轨迹将发生改变，同时由于周围流体的作用，牵引绳7的拉力将稳定变大，牵引绳7将向同一方向稳定摆动。此时，若将牵引绳7拉向其相反方向后，牵引绳7仍向原方向稳定变化，则此时可判定水下悬浮装置13行经泄漏点漩涡影响范围，可根据牵引绳7的大小和方向变化不断改变探测船行驶方向，进而不断接近泄漏点，最终确定泄漏点具体位置。

Claims (8)

1.一种岩溶区尾矿库底泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，包括水上测定装置、水下悬浮装置以及牵引绳，水上测定装置通过牵引绳与水下悬浮装置连接，所述水上测定装置包括牵引绳、牵引绳拉力大小测定装置、拉力大小显示表盘、滑轮、牵引绳滑动斜槽以及方向测定装置，牵引绳一端绕过滑轮与牵引绳拉力大小测定装置连接，牵引绳拉力大小测定装置与拉力大小显示表盘连接，牵引绳另一端通过牵引绳滑动斜槽、方向测定装置与水下悬浮装置连接，水下悬浮装置内设有可选配填充内胆，整个水上测定装置与支架固定连接。

2.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述的方向测定装置由重力锤连杆、重力锤、重力锤滑动斜槽、刻度表盘、表盘倾斜度调整装置组成，重力锤通过重力锤连杆竖直连接在方向测定装置上，方向测定装置中部设有重力锤滑动斜槽，使重力锤始终保持在重力锤滑动槽内滑动，重力锤滑动槽下部设有刻度表盘，重力锤在重力锤滑动槽内滑动时指向刻度表盘与牵引绳指向刻度表盘刻度之差即为牵引绳倾斜角度，表盘倾斜调整装置安装在方向测定装置上部，根据牵引绳的倾斜角度对刻度表盘进行角度调整。

3.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述水下悬浮装置的外形为贝壳状流线型。

4.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述的牵引绳滑动斜槽为弧形喇叭状。

5.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述的牵引绳拉力大小测定装置为数显拉力计或指针拉力机。

6.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述的支架为不锈钢制造。

7.根据权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置，其特征在于，所述的牵引绳为轻质钢丝绳。

8.一种适用于权利要求1所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测装置的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：将水上测定装置水平固定于匀速行驶的探测船上，通过牵引绳连接水下悬浮装置在水下设定的深度匀速运动，水下悬浮装置通过可选配填充内胆保持在水下悬浮；当水下悬浮装置行至泄漏点漩涡显著影响区范围时，由于该影响范围内流速场的改变迫使水下悬浮装置的运动状态发生改变，进而引起牵引绳大小及方向发生改变；通过水上测定装置显示相关实时数据，结合岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则不断调整探测船行驶方向，进而牵引水下悬浮装置不断向泄漏点中心靠近，最终确定深层泄漏点具体位置，

所述的岩溶区尾矿库泥浆深层泄漏点探测判定规则为：

①当水下悬浮装置远离泄漏点漩涡影响范围时，由于其运动形式为匀速直线运动，且水下条件具有相当大的离散性，水上测定装置测得牵引绳的大小和方向基本保持不变或在某一特定值及特定方向周围浮动，此时可判定水下悬浮装置远离泄漏点漩涡影响范围，此时，可继续按既定搜索线路查找泄漏点；

②当水下悬浮装置在泄漏点漩涡影响范围时，由于流速场发生了较大改变，产生向漩涡中心的流速矢量，水下悬浮装置由于其特殊的形状其运动轨迹将发生改变，同时由于周围流体的作用，牵引绳的拉力将稳定变大，牵引绳将向同一方向稳定摆动，此时，若将牵引绳拉向其相反方向后，牵引绳仍向原方向稳定变化，则此时可判定水下悬浮装置行经泄漏点漩涡影响范围，可根据牵引绳的大小和方向变化不断改变探测船行驶方向，进而不断接近泄漏点，最终确定泄漏点具体位置。