专利名称：露天矿模拟实验台及方法
技术领域：
本发明涉及露天矿模拟实验台及方法，尤其适用于对露天矿整体结构及现有开采技术的可视化模拟，可以直观的检测模拟效果，有助于开采理论的更新和发展。
背景技术：
露天开采的本质为在地壳实体上构造空间，在空间上构造矿山实体的复杂过程，这样便形成了工作帮、端帮及对应的边坡。由于现有露天矿边坡具有高、长、大等特点，要对其进行实体模拟，技术上很难实现，且短时间内无法完成。实体模拟对于理论的改进和完善，有很明显的促进作用，但是露天矿现场的复杂情况和繁忙的生产作业给实体模拟制造 了很大的困难。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中的问题，提供一种结构简单、易于操作、可直观完成露天矿多种模拟实验、避免外界因素干扰的露天矿模拟实验台及方法。本发明露天矿模拟实验台，包括由侧板、底板和后挡板围成的框架,框架内中部两侧分别填充有模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，构成模拟露天采场的端帮，端帮的边坡角为a，框架中央底部间隔设有两个滑槽，每个滑槽内分别设有两个可在其内来回滑动的滑动板，滑动板的外侧分别设有固定在侧板上的可旋转的三角挡板，三角挡板的旋转角为@，两个滑动板顶面前后两端部分别固定有靠在端帮坡面上的排土场模拟板和工作模拟板，两个工作帮模拟板之间的空间为模拟工作帮，两个排土场模拟板之间的空间为模拟内排土场。所述的排土场模拟板和工作模拟板的横截面呈直角；所述端帮的边坡角a为30° ;所述三角挡板的旋转角P为60°。本发明的露天矿模拟实验方法
a、在模拟实验台的框架中部对称向内倾斜的面上填充模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，模拟露天矿端帮的边坡结构；
b、通过两个滑动板将排土场模拟板和工作帮模拟板沿滑槽同向推进，推进的方向沿着排土场模拟板指向工作帮模拟板，模拟采场推进的速度及过程；
C、当排土场模拟板的推进速度大于工作帮模拟板，排土场模拟板和工作帮模拟板之间的坑底距离D逐渐缩小时，模拟内排土场及时跟进；
d、按照逆时针方向旋转三角挡板，提高所述端帮的边坡角，紧挨模拟内排土场坡面自下而上迅速回填剥离的岩土，模拟内排土场及时跟进，压覆端帮的暴露面，模拟露天矿端帮靠帮开采。有益效果本发明可直观完成露天矿多种模拟实验，如端帮的岩层结构、采场的推进及内排土场的跟进、端帮靠帮开采。避免外界因素的干扰，且能保证模拟实验长时间连续进行。通过制作露天矿模拟实验台，提供开采技术模拟的基础，然后借助实验台的特点，模拟端帮的岩层结构，可旋转三角挡板按照逆时针方向旋转一定角度，端帮边坡角随之提高，内排土场及时跟进，模拟露天矿端帮靠帮开采。采场的推进、内排土场的跟进，靠帮开采等技术方案，直观有效。具有应用成本低、经济效果好等优点，更具有推广价值。
图I为本发明的露天矿模拟实验台结构主视图。图2为本发明的露天矿模拟实验台结构俯视图。图3为本发明的采场推进模拟方案示意图。图4为本发明的靠帮开采模拟方案示意图。图5为本发明的采场边坡结构模拟示意图。图中1 一侧板,2 —底板，3 —后挡板,4 一可旋转二角挡板，5 —排土场模拟板，6 一工作帮模拟板，7 —滑动板，8 —滑槽，9 一工作帮，10 一端帮，11 一内排土场。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明的实施例作进一步的描述
本发明模拟实验台包括由侧板I、底板2和后挡板3围成的框架，框架内中部两侧分别填充有模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，构成模拟露天采场的端帮10，端帮10的边坡角为a，框架中央底部间隔设有两个滑槽8，每个滑槽8内分别设有两个可在其内来回滑动的滑动板7，滑动板7的外侧分别设有固定在侧板I上的可旋转的三角挡板4，三角挡板4的旋转角为3，两个滑动板7顶面前后两端部分别固定有靠在端帮10坡面上的排土场模拟板5和工作模拟板6，两个工作帮模拟板6之间所形成的空间为工作帮9，两个排土场模拟板之间所形成的空间为内排土场11 ;所述的排土场模拟板5和工作模拟板6的横截面呈直角；所述三角挡板4的旋转角P为30 60° ;所述端帮10的边坡角a为20 30°。本发明的露天矿模拟实验方法
a、在模拟实验台的框架中部对称向内倾斜的面上填充模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，模拟露天矿端帮10的边坡结构；
b、通过个滑动板7将排土场模拟板5和工作帮模拟板6沿滑槽8同向推进，推进的方向沿着排土场模拟板5指向工作帮模拟板6，模拟采场推进的速度及过程；
C、当排土场模拟板5的推进速度大于工作帮模拟板6，排土场模拟板5和工作帮模拟板6之间的坑底距离D逐渐缩小时，模拟内排土场11及时跟进；
d、按照逆时针方向旋转三角挡板4，提高所述端帮10的边坡角，紧挨模拟内排土场11坡面自下而上迅速回填剥离的岩土，模拟内排土场11及时跟进，压覆端帮10的暴露面，模拟露天矿端帮靠帮开采。如图I所示露天矿模拟实验台包括侧板I、底板2和后挡板3 ;还包括固定在侧板I上的可旋转三角挡板4，排土场模拟板5和工作帮模拟板6分别制作在滑动板7的顶面；所述的滑动板7可以卡在滑槽8中来回滑动。如图2所示在模拟实验台的空间内，按照岩石层序填充岩土材料，模拟露天矿端帮10的边坡结构。如图3所示通过两个滑动板7将排土场模拟板5和工作帮模拟板6沿滑槽8同向推进，推进的方向沿着排土场模拟板5指向工作帮模拟板6，模拟采场推进的速度及过程；所述的排土场模拟板5的推进速度大于工作帮模拟板6，排土场模拟板5和工作帮模拟板6之间的坑度距离D逐渐缩小时，模拟内排土场11及时跟进。如图4、5所示可旋转三角挡板5按照逆时针方向由初始的a角旋转到@角，提高端帮10的边坡角，紧挨模拟内排土场11坡面自下而上迅速回填剥离的岩土，模拟内排土场11及时跟进，压覆端帮10的 暴露面，模拟露天矿端帮靠帮开采。
权利要求
1.一种露天矿模拟实验台，其特征是包括由侧板(I)、底板(2)和后挡板(3)围成的框架，框架内中部两侧分别填充有模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，构成模拟露天采场的端帮(10)，端帮(10)的边坡角为a，框架中央底部间隔设有两个滑槽(8)，每个滑槽(8)内分别设有两个可在其内来回滑动的滑动板(7)，滑动板(7)的外侧分别设有固定在侧板(I)上的可旋转的三角挡板(4)，三角挡板(4)的旋转角为β，两个滑动板(7)顶面前后部分别固定有靠在端帮(10)坡面上的排土场模拟板(5)和工作模拟板(6)，两个工作帮模拟板(6)之间的空间为模拟工作帮(9)，两个排土场模拟板(5)之间的空间为模拟内排土场(11)。
2.根据权利要求I所述的露天矿模拟实验台，其特征是所述的排土场模拟板(5)和工作模拟板(6)的横截面呈直角。
3.根据权利要求I所述的露天矿模拟实验台，其特征是所述三角挡板(4)的旋转角β 为 30 60°。
4.根据权利要求I所述的露天矿模拟实验台，其特征是所述端帮(10)的边坡角a为20 30°。
5.一种露天矿模拟实验方法，其特征是 a、在模拟实验台的框架中部对称向内倾斜的面上填充模拟岩石层序的阶梯形岩土材料层，模拟露天矿端帮(10)的边坡结构； b、通过两个滑动板(7)将排土场模拟板(5)和工作帮模拟板(6)沿滑槽(8)同向推进，推进的方向沿着排土场模拟板(5)指向工作帮模拟板(6)，模拟采场推进的速度及过程； C、当排土场模拟板(5)的推进速度大于工作帮模拟板(6)的推进速度，排土场模拟板(5)和工作帮模拟板(6)之间的坑底距离D逐渐缩小时，模拟内排土场(11)及时跟进； d、按照逆时针方向旋转三角挡板(4)，提高所述端帮(10)的边坡角，紧挨模拟内排土场(11)坡面自下而上迅速回填剥离的岩土，模拟内排土场(11)及时跟进，压覆端帮(10)的暴露面，模拟露天矿端帮靠帮开采。
全文摘要
一种露天矿模拟实验台及方法，可以直观的模拟露天矿的开采技术方案，模拟实验台包括侧板、底板、后挡板，还包括可旋转三角挡板，排土场模拟板和工作帮模拟板分别制作在两个滑动板顶面，滑动板可以卡在滑槽中来回滑动。在实验台的空间内填充岩土材料，模拟露天矿端帮的边坡岩体层序结构。排土场模拟板和工作帮模拟板同时向前推进，模拟采场推进的速度及过程；排土场模拟板追踪跟进，坑度距离D逐渐缩小，模拟内排土场的及时推进。逆时针旋转三角挡板，提高端帮边坡角，紧挨内排土场坡面回填剥离的岩土，压覆端帮的暴露面，模拟露天矿端帮靠帮开采。本发明能够可视化模拟现有开采技术，直观的检验模拟效果，具有广泛的实用性。
文档编号E21C47/00GK102663953SQ20121010672
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者吕金星, 周伟, 彭洪阁, 才庆祥, 舒继森, 韩流 申请人:中国矿业大学