[发明专利]一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置

说明书

一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置，包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统；框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置，露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置，覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置；该系统装置采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术，实现了模拟降雨、渗水分布汇集及数据采集，解决了多点、实时数据采集的技术难题，使渗水实验的效率和准确性都有了极大的改善和提高。该系统装置记录和监测整个渗水过程，实时采集相关实验数据，提高了覆盖岩层渗水实验的科学化水平。

技术领域

本发明涉及露天转地下矿山无底柱分段崩落法采矿领域，特别涉及一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置。

背景技术

我国部分露天矿经过多年的开采，陆续转入地下开采。露天转地下采用无底柱分段崩落法的矿山，由于露天坑的汇水面积较大，降雨时大量雨水经过覆盖岩层涌入井下，易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此，研究覆盖岩层的渗水规律，对于露天转地下矿山的安全生产具有重要意义。为了研究覆盖岩层的渗水规律，我们需要一种研究覆盖岩层的实验系统装置，能够模拟露天坑和天然的降雨系统，能够模拟覆盖岩层并将渗水汇集进行数据分析，实验得出的分析结果对现实的安全生产具有重要意义。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供了一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置，该系统装置采用传感器技术、PLC控制技术以及计算机编程技术，实现了模拟降雨、渗水分布汇集及数据采集，解决了多点、实时数据采集的技术难题，使渗水实验的效率和准确性都有了极大的改善和提高。该系统装置记录和监测整个渗水过程，实时采集相关实验数据，提高了覆盖岩层渗水实验的科学化水平。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种模拟覆盖岩层渗水的实验系统装置，包括框架、降雨模拟装置、露天坑模拟装置、覆盖岩层模拟装置、渗水数据采集装置和PLC控制系统；框架上部安装降雨模拟装置和露天坑模拟装置，露天坑模拟装置底部通过法兰连接覆盖岩层模拟装置，覆盖岩层模拟装置底部通过法兰连接渗水数据采集装置；

所述降雨模拟装置由管路、活接头、三通、弯头和喷头连接而成，向露天坑模拟装置内喷撒水流，管路上还设有过滤器、电动调节阀和流量传感器；

所述露天坑模拟装置为2mm厚白钢制成的漏斗形汇水装置；

所述覆盖岩层模拟装置由10mm厚亚克力板制成倾斜的方筒形状，内部装有覆盖岩层，正面设有刻度，侧壁设有直径为120mm的进料口和出料口，进料口和出料口外部设有带有密封胶圈的封盖；

所述渗水数据采集装置包括汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器，量筒安放于框架底座上，水滴检测器安装在汇水漏斗出口处，水位传感器安装在量筒内；

所述PLC控制系统包括PLC控制器、触摸屏、工控机和操作按钮，PLC控制器接收流量传感器、水滴检测器、水位传感器信号，进行数据分析并把结果在触摸屏和工控机上进行显示，同时，PLC控制器还通过自动调节电动调节阀的开度，控制降雨模拟装置的降雨量。

所述降雨模拟装置的喷头由8个300mmX300mm的不锈钢喷头组成，每个喷头前端还设有手动调节阀，使降雨均匀分布。

所述渗水数据采集装置在水滴检测器的上部和下部均设有导流管，并且上部导流管与下部导流管连通，保证水平稳流出。

所述渗水数据采集装置包含3套的汇水漏斗、量筒、导流管、水位传感器和水滴检测器，分别对覆盖岩层模拟装置的上下盘及中间部位三个部位进行雨水汇集和数据采集。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、降雨模拟装置能够模拟天然降雨系统，实现雨量任意调节、降雨均匀分布。