本发明属于岩石台阶抛掷爆破实验设备，具体涉及一种露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置。
背景技术：
露天煤矿抛掷爆破剥离技术，通常采用大孔径、深孔高台阶、大装药量、不耦合装药等措施，利用炸药爆炸产生的能量将部分岩石抛掷到采空区而无需采装设备移运。这部分被抛掷到采空区的岩石称为有效抛掷量，其与总爆破岩石量之比称为有效抛掷率，是衡量抛掷爆破效果的重要指标之一。另一方面，抛掷爆破技术仅是生产工艺环节的一部分，必须与其他剥采设备配合作业，抛掷爆破后爆堆形态是影响后续设备作业效率的重要因素，提高有效抛掷率和控制抛掷爆破爆堆形态是节约生产成本和提高后续设备作业效率的关键途径。显然，台阶抛掷爆破参数对有效抛掷率和抛掷爆破爆堆形态起重要作用，需要对台阶抛掷爆破参数进行优化研究。
由于现场进行抛掷爆破具有一次爆破量大、爆破成本高，无法通过现场多次抛掷爆破实施来获得最佳抛掷爆破参数，而在实验室进行相似物理模拟则具有成本低、相似性程度高等特点，弥补现场实验的不足。
因此，如何系统、科学提出一种露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置是十分有意义的。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术无法通过现场多次抛掷爆破实施来获得最佳抛掷爆破参数且多次试验成本高等不足，提出一种露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置，所述模拟装置包括：
平台底座，所述平台底座起支撑作用；
模拟岩石台阶试件，所述模拟岩石台阶试件设置在所述平台底座上，且在所述模拟岩石台阶试件的上表面上还布置多个炮孔，多个所述炮孔用于装填炸药；
多根钢柱，多根所述钢柱竖直的设置在所述平台底座上，且多根所述钢柱沿着所述平台底座上表面的周边缘间隔设置；
防护罩，所述防护罩设置在所述平台底座上，且所述防护罩紧贴多根所述钢柱的外侧设置，所述防护罩将所述平台底座上方空间的竖直方向围绕起来。
在如上所述的模拟装置，优选地，多根所述钢柱与所述防护罩通过紧固件进行连接固定，且多根所述钢柱的下端固定在所述平台底座上。
在如上所述的模拟装置，优选地，所述紧固件为螺栓；多根所述钢柱上设置有多个螺栓孔；紧贴多根所述钢柱的所述防护罩上也相应的设置有多个螺栓孔；将多根所述钢柱上的螺栓孔和相对应的所述防护罩上的螺栓孔通过螺栓进行连接固定。
在如上所述的模拟装置，优选地，多根所述钢柱的数量为8根，且8根所述钢柱竖直的设置在所述平台底座上。
在如上所述的模拟装置，优选地，所述钢柱为实心方钢。
在如上所述的模拟装置，优选地，所述防护罩由第一防护板、第二防护板、第三防护饭和第四防护板依次连接围绕成所述防护罩的侧壁。
在如上所述的模拟装置，优选地，所述防护罩的材质为钢化玻璃板，利于观察所述模拟岩石台阶试件的爆破情况。
在如上所述的模拟装置，优选地，还包括：第五防护板；所述第五防护板位于所述防护罩的顶部，且多根所述钢柱的顶端与所述第五防护板连接，所述防护罩的内部空间为一密闭独立空间。
在如上所述的模拟装置，优选地，所述模拟岩石台阶试件设置在所述平台底座的上表面的侧部，且在靠近所述模拟岩石台阶试件的所述防护罩上设置有通孔；所述模拟岩石台阶试件上的多个装填炸药的所述炮孔按一定布置连线方式进行孔网连线；所述孔网连线通过所述防护罩上设置的所述通孔与所述防护罩外部的起爆装置连接。
在如上所述的模拟装置，优选地，在所述防护罩的外表面上设置有高速摄像机，用于记录检测抛掷爆破的全过程，便于工作人员对实验过程的分析。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明利用实验室进行露天矿岩石台阶抛掷爆破相似模拟，采用高精度三维激光扫描仪、高速摄影机、爆破震动监测系统等设备对实验过程进行监测并获得相关数据，进而通过相关分析软件及理论分析方法确定爆破参数与有效抛掷率及抛掷爆破爆堆形态间相关关系，其实验规律可以适用于露天矿现场台阶抛掷爆破参数优化设计。
2、本发明的实验室模拟装置结构简单、易操作，更加科学、系统，能更加精确的优化台阶抛掷爆破参数，提高有效抛掷率和控制抛掷爆破爆堆形态，进而节约生产成本和提高后续设备作业效率，为露天矿更加科学的施工布置提供了方向，可得到大力的推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例中的露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置结构示意图。
图中：1-第一防护板；2-第二防护板；3-第三防护板；4-第四防护板；5-起爆装置；6-孔网连线；7-防护罩；8-平台底座；9-钢柱；10-紧固件；11-模拟岩石台阶试件。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明的具体实施例提供一种露天矿岩石台阶抛掷爆破实验室模拟装置，该模拟装置包括：平台底座8，平台底座8起支撑作用；模拟岩石台阶试件11，模拟岩石台阶试件11设置在平台底座8上，且在模拟岩石台阶试件11的上表面上还布置多个炮孔，多个炮孔用于装填炸药；多根钢柱9，多根钢柱9竖直的设置在平台底座8上，且多根钢柱9沿着平台底座8上表面的周边缘间隔设置；防护罩7，防护罩7设置在平台底座8上，且防护罩7紧贴多根钢柱9的外侧设置，防护罩7将平台底座8上方空间的竖直方向围绕起来。本发明中的多根钢柱9沿着平台底座8上表面的周边缘间隔设的具体意思是指在平台底座8的上面竖直按照有多根钢柱9，多根钢柱9之间有一定的间隔距离，且多根钢柱9沿着平台底座8周向围成一圈，且多根钢柱9所在的位置靠近平台底座8的周边缘处。
为了便于在平台底座8上安装所述模拟岩石台阶试件11、钢柱9，平台底座8为一水平平台。再优选地，该平台底座8的截面呈t型。
多根钢柱9与防护罩7通过紧固件10进行连接固定，且多根钢柱9的下端固定在平台底座8上。优选地，紧固件10为螺栓。具体为：多根钢柱9上设置有多个螺栓孔；紧贴多根钢柱9的防护罩7上也相应的设置有多个螺栓孔；将多根钢柱9上的螺栓孔和相对应的防护罩7上的螺栓孔通过螺栓进行连接固定。
为了能使防护罩7更稳定的设置在平台底座8上，多根钢柱9的数量为8根，且8根钢柱9竖直的设置在平台底座8上，防护罩7紧贴8根钢柱9的外侧面进行设置。
在本发明中，钢柱9起到固定支撑的作用，需要满足能保持试验装置的稳定性能和强度要求。优选地，钢柱9为空心钢或实心钢。进一步优选地，钢柱9为实心方钢。
优选地，本发明中的防护罩7为可拆卸的防护装置。防护罩7由第一防护板1、第二防护板2、第三防护饭和第四防护板4依次连接围绕成防护罩7的侧壁。
再优选地，还包括：第五防护板；第五防护板位于防护罩7的顶部，且多根钢柱9的顶端与第五防护板连接，防护罩7的内部空间为一密闭独立空间。
在本发明中，模拟岩石台阶试件11设置在平台底座8的上表面的侧部，且在靠近模拟岩石台阶试件11的防护罩7上设置有通孔；模拟岩石台阶试件11上的多个装填炸药的炮孔按一定布置连线方式进行孔网连线6；孔网连线6通过防护罩7上设置的通孔与防护罩7外部的起爆装置5连接。如图1所示，模拟岩石台阶试件11设置在平台底座8的上表面的左侧，在第一防护板1上设置有通孔。
在本发明中，防护罩7是安装固定在钢柱9上的，防护罩7的尺寸要与钢柱9的设置相匹配。防护罩7需要具有能抵抗爆破试件碎块的击打，强度足够、不易破碎的特性。防护罩7的材质优选为钢化玻璃板，利于观察模拟岩石台阶试件11的爆破情况。进一步优选地，防护罩7的材质为钢化防弹有机玻璃。再优选地，在防护罩7的外表面上设置有高速摄像机，用于记录检测抛掷爆破的全过程，便于工作人员对实验过程的分析。
在本发明中，平台底座8的尺寸优选为1.5m*1.2m。
总而言之，本发明中的8根实心方钢等间隔的垂直于平台底座8四周边缘并由旋紧螺栓固定于平台底座8上，将钢化玻璃板分别贴近平台底座8各边上竖直固定的实心方钢，插入旋紧螺栓将钢化玻璃固定于实心方钢上，而8根实心方钢顶部也可用同样方法再固定一钢化玻璃板，这样防护罩7即形成一个封闭独立的空间，供岩石抛掷爆破使用，且能起到保护作用。
为了进一步理解本发明提供的模拟装置，本发明对进行岩石台阶抛掷爆破实验的具体实施步骤进一步的阐述，实施步骤如下：
(1)将实心方钢分别安装在平台底座8上，并将第一防护板1、第二防护板2、第三防护板3和第四防护板4按图1中相关位置安装固定，形成凹形空间；
(2)根据待模拟露天矿现场岩体性质进行相似材料配比(模拟岩石台阶试件11)，并根据台阶参数在平台上预铺形成待爆相似材料试件；
(3)待试件材料成型且干燥后，按照预先设计的爆破参数进行炮孔、装药、连线设计成孔网连线6，第一防护板1上的通孔可以实现起爆孔与装置外的起爆装置5的连接；
(4)将装置上部再安装第五防护板，且第五防护板安装在实心方钢上并旋紧，形成密闭空间；
(5)在第二防护板2外侧放置好高速摄影机用于监测抛掷爆破过程；
(6)待爆破实验完成后，采用三维激光扫描仪对爆破形态进行扫描并通过计算机软件形成矢量图，从而工作人员对实验数据进行分析，优选出精确的台阶抛掷爆破参数，提高有效抛掷率和控制抛掷爆破爆堆形态。
综上所述，本发明具有如下技术效果：
1、本发明利用实验室进行露天矿岩石台阶抛掷爆破相似模拟，采用高精度三维激光扫描仪、高速摄影机、爆破震动监测系统等设备对实验过程进行监测并获得相关数据，进而通过相关分析软件及理论分析方法确定爆破参数与有效抛掷率及抛掷爆破爆堆形态间相关关系，其实验规律可以适用于露天矿现场台阶抛掷爆破参数优化设计。
2、本发明的实验室模拟装置结构简单、易操作，更加科学、系统，能更加精确的优化台阶抛掷爆破参数，提高有效抛掷率和控制抛掷爆破爆堆形态，进而节约生产成本和提高后续设备作业效率，为露天矿更加科学的施工布置提供了方向，可得到大力的推广使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。