[实用新型]一种崩落法覆盖层渗水实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属矿山崩落法采矿技术领域，尤其涉及一种崩落法覆盖层渗水实验装置。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型提供了一种崩落法覆盖层渗水实验装置，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，本实用新型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。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：