CN113324881A - 一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置及方法，其特征在于，包括固定架和置于固定架上的溜井模型，所述的溜井模型由贮矿装置和与贮矿装置固定连通的放矿装置所组成；贮矿装置本身及其与放矿装置采用可拆卸连接方式连接，可以组成可纵向剖分式亚克力圆管模拟溜井模型。其方法是：首先，进行溜矿井放矿实验；其次，当达到放矿实验要求后，向剖分式亚克力圆管中注入无色无机胶凝剂，使管内的物料凝固；再次，分离剖分式亚克力圆管，露出胶凝后的物料，按一定的厚度逐层剥离物料；最后，记录不同层位下物料切片中标志层的位置信息，从而达到测定物料运动特征目的。
Description
技术领域
本发明属于溜矿井放矿实验技术领域，涉及一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置及方法。
背景技术
溜矿井是地下矿山实现低成本下向运输的重要工程。近年来，国内外金属矿山中溜矿井堵塞、井壁破坏等问题频繁发生，溜矿井问题已成为广泛关注的焦点。溜矿井堵塞及井壁磨损问题发生于溜矿井的贮矿段。研究表明，溜井贮矿段中不同贮矿高度下矿岩运移状态的差异性会导致溜矿井贮矿段堵塞频率、井壁磨损程度也不相同。一方面，溜矿井贮矿段中不同贮矿高度下矿岩的流动特征，影响着矿石流动过程中贮矿段井壁各处所承受的应力状态，使井壁受到的磨擦力发生变化，进而使井壁受到不同程度的磨擦损伤，影响着贮矿段井壁的损伤程度及范围。另一方面，溜矿井堵塞问题中，矿岩块运动速度及其分布是影响矿岩块组合成拱的主要因素之一。因此，研究溜矿井贮矿段内矿岩运移规律，是揭示溜矿井储矿段中堵塞和井壁磨损等问题发生机理的重要研究方向。
研究溜矿井贮矿段物料运动特征是分析溜矿井贮矿段井壁损伤的主要手段之一，目前尚没有能够监测矿岩运移特征的相关仪器与设备，这很大程度上导致了目前国内外对贮矿段矿岩运移规律的研究缺少足够的认识且有一定的局限性。传统的溜矿井贮矿段放矿实验装置是以监测放矿过程中单位时间内放出矿岩质量为目的进行研制的，这种装置仅能够观察到溜矿井模型边壁范围内的矿岩移动特征，不能观测到溜矿井内部矿岩运动情况，无法为溜矿井贮矿段物料运动特征相关研究提供实验数据。
发明内容
本发明为解决传统溜井放矿实验及其装置存在的问题，提出一种能够测定溜矿井贮矿段实验模型中物料运动特征的装置及方法。
本发明的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括固定架和置于固定架上的溜井模型，所述的溜井模型由贮矿装置和与贮矿装置固定连通的放矿装置所组成；
所述贮矿装置是由两个半圆形透明克力亚管及下底法兰组成贮矿圆筒；
所述放矿装置由一个由透明亚克力材料制成的倒置的空心圆台体及上底法兰组成；
所述固定架为上下结构，由带圆形通孔的支撑底座、接地立柱和支架组成。
优选地，所述的贮矿圆筒由多节带有上底法兰B和下底法兰的两个半圆形透亚明克力管组成可拆分的贮矿圆筒。
优选地，所述的贮矿装置的下底法兰、放矿装置的上底法兰和带圆形通孔的支撑底座采用可拆连接方式连接。
优选地，所述的两个半圆形透明亚克力管采用紧固钢带和螺栓，将两个半圆形透明亚克力管紧固在一起。
优选地，所述的可拆连接方式连接是将贮矿装置的下底法兰和放矿装置上底法兰通过螺栓固定在带圆形通孔的支撑底座上。
本发明的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验方法，采用了所述的测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在贮矿装置内装满模拟矿岩的物料；装矿时，在贮矿装置内每隔一定高度放置一层指定颜色的标志颗粒物，构成标志层，每层标志层颜色不同，粒径大小及级配相同，最高的标志层充填后刚好充满贮矿装置；
步骤二，按照溜井放矿要求放矿，放矿时持续补充物料，使贮矿装置中的物料始终处于充满状态，当放出矿岩量达到装矿量的50%时立即停止放矿；
步骤三，封堵放矿口，向物料中注入无色无机胶凝剂，直到胶凝剂充满贮矿装置，且能将装置内全部物料胶结固定；
步骤四，等物料胶结稳定后，将贮矿装置、放矿装置组成的溜井模型从固定架拆卸下来，水平放置在实验台上，贮矿装置与放矿装置拆分，解开紧固钢带，露出胶结后的物料；然后沿固结物料的径向，按物料最大粒径2倍的厚度，对固结物料进行逐层水平切割并拍照，记录不同层位下标志颗粒层的形态布置，直到切割到圆柱形固结物料的中心线；
步骤五，根据照片记录的不同层位下的标志颗粒位置，对该层位标志颗粒的运动范围及移动轨迹进行绘图，所绘出的图形即显示出物料运动特征。
与传统技术相比，本发明的优势在于：
1、能够有效地测定溜矿井贮矿段内矿岩颗粒的运移特征，为矿岩运移规律研究提供有效的实验数据。
2、解决了通过传统溜井放矿实验装置无法监测贮矿段内部矿岩运动特征的问题。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为图1的E向视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图贮矿装置的结构示意图。
图5为图4的F向视图。
图6为图5的B放大部图。
图7为放矿装置的结构示意图。
图8为图7的侧视图。
图9为图7的俯视图。
图10为固定架的结构示意图。
图11为图10的侧示图。
图12为图10的俯视图。
图13为图2的A部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-图13所示，本发明的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括固定架1和置于固定架1上的溜井模型，所述的溜井模型由贮矿装置2和与贮矿装置2固定连通的放矿装置3所组成；
所述贮矿装置2是由两个半圆形透明克力亚管21及下底法兰22组成贮矿圆筒；如图4-图6所示。所述的两个半圆形透明亚克力管21采用紧固钢带23和螺栓24，将两个半圆形透明亚克力管21紧固在一起。
本发明所述放矿装置由一个由透明亚克力材料制成的倒置的空心圆台体31及上底法兰32组成；
所述固定架为上下结构，由带圆形通孔的支撑底座12、接地立柱13和支架11组成。
本发明所述的贮矿装置的下底法兰22、放矿装置的上底法兰32和带圆形通孔的支撑底座12采用可拆连接方式连接。
所述的可拆连接方式连接是将贮矿装置的下底法兰22和放矿装置的上底法兰32通过螺栓固定在带圆形通孔的支撑底座12上。
本发明的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验方法，采用了上述的测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在贮矿装置2内装满模拟矿岩的物料；装矿时，在贮矿装置2内每隔一定高度放置一层指定颜色的标志颗粒物，构成标志层，每层标志层颜色不同，粒径大小及级配相同，最高的标志层充填后刚好充满贮矿装置2；
步骤二，按照溜井放矿要求放矿，放矿时持续补充物料，使贮矿装置2中的物料始终处于充满状态，当放出矿岩量达到装矿量的50%时立即停止放矿；
步骤三，封堵放矿口，向物料中注入无色无机胶凝剂，直到胶凝剂充满贮矿装置，且能将装置内全部物料胶结固定；
步骤四，等物料胶结稳定后，将贮矿装置2、放矿装置3组成的溜井模型从固定架拆卸下来，水平放置在实验台上，贮矿装置2与放矿装置3拆分，解开紧固钢带，露出胶结后的物料；然后沿固结物料的径向，按物料最大粒径2倍的厚度，对固结物料进行逐层水平切割并拍照，记录不同层位下标志颗粒层的形态布置，直到切割到圆柱形固结物料的中心线；
步骤五，根据照片记录的不同层位下的标志颗粒位置，对该层位标志颗粒的运动范围及移动轨迹进行绘图，所绘出的图形即显示出物料运动特征。
作为实施例，本发明所述的贮矿圆筒由多节带有上底法兰B和下底法兰的两个半圆形透亚明克力管组成可拆分的贮矿圆筒。这种结构的贮矿圆筒更便于投放不同颜色的放矿实验材料。图中未示出。当贮矿圆筒由两个半圆形透亚明克力管组成时，只有最上层两个半圆形透亚明克力管不带上底法兰B。
本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括固定架和置于固定架上的溜井模型，所述的溜井模型由贮矿装置和与贮矿装置固定连通的放矿装置所组成；
所述贮矿装置是由两个半圆形透明克力亚管及下底法兰组成贮矿圆筒；
所述放矿装置由一个由透明亚克力材料制成的倒置的空心圆台体及上底法兰组成；
所述固定架为上下结构，由带圆形通孔的支撑底座、接地立柱和支架组成。
2.根据权利要求1所述的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，所述的贮矿圆筒由多节带有上底法兰B和下底法兰的两个半圆形透亚明克力管组成可拆分的贮矿圆筒。
3.根据权利要求1所述的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，所述的贮矿装置的下底法兰、放矿装置的上底法兰和带圆形通孔的支撑底座采用可拆连接方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，所述的两个半圆形透明亚克力管采用紧固钢带和螺栓，将两个半圆形透明亚克力管紧固在一起。
5.根据权利要求3所述的一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，所述的可拆连接方式连接是将贮矿装置的下底法兰和放矿装置上底法兰通过螺栓固定在带圆形通孔的支撑底座上。
6.一种测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验方法，采用了权利要求1所述的测定溜矿井贮矿段物料运动特征的实验装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在贮矿装置内装满模拟矿岩的物料；装矿时，在贮矿装置内每隔一定高度放置一层指定颜色的标志颗粒物，构成标志层，每层标志层颜色不同，粒径大小及级配相同，最高的标志层充填后刚好充满贮矿装置；
步骤二，按照溜井放矿要求放矿，放矿时持续补充物料，使贮矿装置中的物料始终处于充满状态，当放出矿岩量达到装矿量的50%时立即停止放矿；
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