可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置制造方法
【专利摘要】本发明属于金属矿山地下开采的采矿放矿【技术领域】，尤其是涉及一种可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于包括主体储矿箱，设在此主体储矿箱下部的放矿底座，设在主体储矿箱下部的工作面倾角调节组件，与放矿底座相连接的矿石自动筛分处理系统。本发明可以模拟不同工作面倾角下放矿时，工作面倾角变化对放矿损失贫化的影响，从而找到最优的工作面倾角，充分的利用和回收资源，本装置结构简单，组装快捷灵活，实验操作使用方便，自动化程度较高。
【专利说明】可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于金属矿山地下开采的采矿放矿【技术领域】，尤其是涉及一种可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置。
【背景技术】
[0002]无底柱分段崩落采矿方法自20世纪60年代中期在我国开始使用以来，凭借其结构简单、机械化程度高、成本低、安全性能好、采矿强度大等特点，在金属矿山得到了迅速推广，特别是在铁矿山中应用更为广泛。
[0003]对于上述的采矿方法的放矿研究主要有实验室物理模拟实验法、现场工业实验法以及计算机数值模拟分析法等。实验室物理模拟实验法是采矿工程中进行工业试验前重要的参数优化手段，是用放矿物理模型再现原始的放矿景象，在实验室中利用与现场条件相似，且按比例相对缩小的物理模型进行放矿实验，使模型放矿过程与现场放矿过程达到近似物理相似，掌握和了解放矿过程中崩落矿岩运动规律、崩落矿石在放矿过程中的损失贫化及放矿过程中采场地应力显现规律等技术问题，进而优选和改进采矿方法结构参数和放矿制度。因此，放矿模型对实验具有重要的指导作用。
[0004]目前，在铁矿山开采当中大多数矿山主要采用无底柱分段崩落法采矿端部放矿这一模式进行生产。端部放矿是在覆盖层下进行放矿，刚开始放矿时放出的是纯矿石，很快的顶部废石混入，造成矿石损失贫化。损失贫化率高是这类采矿方法最大的缺陷，也是一直困扰采矿界的一大难题。为了减少损失贫化，国内外专家学者们从多方面入手，进行了大量实验研究，也提出很多可行性方案。从不同程度上改善了损失贫化指标。但是，目前专家学者们所做的大量放矿实验，模拟的主要集中于如下图1中a所示的情况。在a所示的情况中，回采工作面端壁倾角是垂直的。当工作面的倾角发生改变时，放矿效果是有所差异的。对于这一点，就目前来说还没有人进行过系统研究。对于图1中b与c所示的工作面端壁倾角又是两种不同的状态，而且目前对于这两种工作面倾角情况的研究较少，其主要原因在于目前缺乏这方面的实验装置。图中A为水平巷道，B为崩落步距，C为废石，D为矿体，E为崩落矿体，F为松动体，G为回采工作面。
[0005]放矿物理仿真模拟实验要根据模拟对象的不同，制作对应比例不同的实验模型。每进行一次实验，需制作一套与该参数相对应的模型；当实验参数发生改变时，因原有模型不再适应，需要制作新的模型，长期以来，用于制作放矿实验模型的实验装置一直采用固定式结构，即根据实验模型的不同参数，制作结构和尺寸与之相对应的固定装置，这种固定装置基本上都是模拟图1中a所示回采工作面端壁倾角为垂直状况的放矿实验，而对于其他工作面倾角情况下的实验模拟，因固定装置的限制，实验无法实现。而且这种固定装置的放矿、矿石与废石的分离过程基本上是由人工完成的，这往往导致模拟实验操作工序繁杂、工作量大、实验费时、工作效率低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，可模拟不同回采工作面倾角的变化对放矿损失贫化的影响，从而设计最优的工作面倾角，降低放矿损失贫化，充分回收和利用矿产资源。
[0007]本发明是通过下述技术方案来实现的:
本发明的一种可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于包括主体储矿箱，设在此主体储矿箱下部的放矿底座，设在所述主体储矿箱下部的工作面倾角调节组件，与所述放矿底座相连接的矿石自动筛分处理系统，
所述的主体储矿箱包括由两个前立柱、两个后立柱、连接梁和底撑组成的储矿箱框架，设在此储矿箱框架下部的两个横撑，分别设在所述储矿箱框架前后两侧的前面板和后面板，分别设在所述储矿箱框架左右两侧的观测玻璃，设在所述横撑和底撑之间观测玻璃上的工作面倾角刻度盘，所述的两个横撑上设有凹形滑槽，且所述横撑前端设有紧固螺钉，所述的放矿底座包括底座框架，设在此底座框架上的放矿装置，此放矿装置包括卸料出口，与此卸料出口通过销轴相铰接的振动板，设在此振动板下方的溜矿斜槽，设在此溜矿斜槽两侧的两个支撑架，设在此两个支撑架上的凸轮轴，与此凸轮轴两轴端相连接的两个电动机，所述的振动板靠接在所述凸轮轴的凸轮上，所述的电动机通过控制电路与电脑端口相连接，
所述的工作面倾角调节组件包括沿所述横撑上的凹形滑槽滑动的活动平移板，通过上部连接轴与此活动平移板相连接的嵌内转动滑移板，通过下部连接轴与所述主体储矿箱的底撑相铰接的转动挡板，此转动挡板的中部设有放矿口，且所述的转动挡板的两侧边缘设有滑槽，所述的嵌内转动滑移板设在所述的滑槽内，
矿石自动筛分处理系统包括两个支架，分别设置在此两个支架上的托辊和磁滑轮，连接所述托辊和磁滑轮的皮带，设在所述托辊上方的进料口，设在所述磁滑轮后侧的分离计量装置，与此分离计量装置相连接的数据处理分析装置，所述的进料口与所述的溜矿斜槽相连接。
[0008]所述溜矿斜槽的斜槽宽度为85-95mm。
[0009]所述溜矿斜槽的斜槽内斜坡度大于矿石的自然安息角。
[0010]所述的振动板为薄钢板，其长度为95-105mm，宽度为75_85mm。
[0011]所述的前面板和后面板均为密度纤维板。
[0012]所述的两个电动机上方均设有暗板。
[0013]本发明的优点:
本发明的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置可以模拟不同工作面倾角下放矿时，工作面倾角变化对放矿损失贫化的影响，从而找到最优的工作面倾角，充分的利用和回收资源。在整个放矿过程当中，放矿可以通过底座内安装的自动放矿系统来完成放矿，被放出的矿石又可以经过矿石自动筛分称重处理系统实现矿石的分离、实验数据的记录以及实验数据的电脑程序自动分析处理。装置结构简单，组装快捷灵活，实验操作使用方便，自动化程度较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为被模拟的三种工作面端壁倾角状态。[0015]图2为本发明的结构示意图。
[0016]图3为本发明图主体储矿箱、放矿底座和工作面倾角调节组件的组合结构示意图。
[0017]图4为本发明主体储矿箱结构示意图。
[0018]图5为本发明放矿底座结构示意图。
[0019]图6为本发明工作面倾角调节组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0021]如图2所示，本发明的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于包括主体储矿箱1，设在此主体储矿箱下部的放矿底座2，设在所述主体储矿箱I下部的工作面倾角调节组件3，与所述放矿底座相连接的矿石自动筛分处理系统4，
如图3、4所示，所述的主体储矿箱I包括由两个前立柱1-2、两个后立柱1-3、连接梁1-4和底撑1-1组成的储矿箱框架，设在此储矿箱框架下部的两个横撑1-5，分别设在所述储矿箱框架前后两侧的前面板1-6和后面板1-7，分别设在所述储矿箱框架左右两侧的观测玻璃1-8，设在所述横撑1-5和底撑1-1之间观测玻璃1-8上的工作面倾角刻度盘1-9，所述的两个横撑上设有凹形滑槽，且所述横撑前端设有紧固螺钉1-10，
如图3、5所示，所述的放矿底座2包括底座框架2-1，设在此底座框架2-1上的放矿装置，此放矿装置包括卸料出口 2-2，与此卸料出口 2-2通过销轴相铰接的振动板2-3，设在此振动板2-3下方的溜矿斜槽2-5，设在此溜矿斜槽2-5两侧的两个支撑架2-7，设在此两个支撑架2-7上的凸轮轴2-8，与此凸轮轴2-8两轴端相连接的两个电动机2-4，所述的振动板2-3靠接在所述凸轮轴2-8的凸轮上，所述的电动机2-4通过控制电路与电脑端口相连接，
如图3、6所示，所述的工作面倾角调节组件3包括沿所述横撑1-5上的凹形滑槽滑动的活动平移板3-1，通过上部连接轴3-4与此活动平移板3-1相连接的嵌内转动滑移板
3-2，通过下部连接轴3-5与所述主体储矿箱I的底撑1-1相铰接的转动挡板3-3，此转动挡板3-3的中部设有放矿口，且所述的转动挡板3-3的两侧边缘设有滑槽，所述的嵌内转动滑移板3-2设在所述的滑槽内，
如图2所示，矿石自动筛分处理系统4包括两个支架4-1，分别设置在此两个支架4-1上的托辊4-2和磁滑轮4-3，连接所述托辊4-2和磁滑轮4-3的皮带4_4，设在所述托辊4_2上方的进料口 4-5，设在所述磁滑轮4-3后侧的分离计量装置4-6，与此分离计量装置4-6相连接的数据处理分析装置4-7，所述的进料口 4-5与所述的溜矿斜槽2-5相连接。
[0022]所述溜矿斜槽2-5的斜槽宽度为85_95mm。
[0023]所述溜矿斜槽2-5的斜槽内斜坡度大于矿石的自然安息角。
[0024]所述的振动板2-3为薄钢板，其长度为95-105_，宽度为75_85_。
[0025]所述的前面板1-6和后面板1-7均为密度纤维板。
[0026]所述的两个电动机2-4上方均设有暗板2-6，用来保护电动机2_4与相关电路，防止放矿过程中因细小及粉状矿石进入电动机2-4与轴承部位，造成电路短路、卡死轴承等问题而影响电动机2-4等装置的正常工作。[0027]本发明的工作原理是:
工作面角度变化原理:通过前后平移调节活动平移板3-1，带动嵌内转动滑移板3-2绕上部连接轴3-4发生转动；嵌内转动滑移板3-2在转动的同时，又可在转动挡板3-3的滑槽内滑移，迫使转动挡板3-3绕下部连接轴3-5发生转动，在转动挡板3-3转动的时候，转动挡板3-3与水平面的夹角发生改变，这个角度就是我们所模拟的工作面倾角，此角度大小可以通过装置侧面角度测量得知；通过调节这个角度，模拟不同角度情况下的放矿实验，记录实验数据，再通过对比分析的方法处理数据来实现实验的主要目的。
[0028]自动放矿原理:放矿底座内置的放矿装置，通过电动控制电动机2-4的转动，带动凸轮轴2-8的转动，在凸轮轴2-8转动的同时，由于凸轮的作用，使位于凸轮轴2-8上方与之接触的振动板2-3在垂直方向上来回摆动，从而迫使与振动板2-3相连的卸料出口 2-2处的矿石发生松动便于放矿，被松动的矿石会随着振动板2-3摆动形成的斜面滑落进入溜矿斜槽2-5，最终矿石从溜矿斜槽2-5出口进入矿石自动筛分称重处理系统4的进料口
4-5。
[0029]矿石分离原理:运用铁矿石含有磁性原理，通过磁选，把废石与铁矿石自动分离，在分离后各自自动称重记录数据，再把数据传输给电脑，最后通过电脑软件分析处理相关数据。具体流程如下:由进料口 4-5处进入皮带的矿石,在电动机的带动下，由皮带的一端运送到皮带的另一端，当矿石到达具有磁滑轮4-3结构的皮带另一端时，由于磁滑轮4-3的磁选作用，吸附铁矿石和没被吸附的废石均进入分离计量装置4-6分离承重，承重数据并传输给数据处理分析装置4-7，最后通过数据处理分析装置4-7相关程序处理分析实验数据。
[0030]本发明的实验装置组装完成且当实验准备工作做完之后，分组模拟放矿实验，每组实验对应一个工作面角度，其具体操作如下:调节装置工作面倾角调节组件3，选定一工作面端壁倾角。例如:前后平移抽动活动平移板3-1，造成活动平移板3-1沿横撑1-5上的凹形滑槽滑动，同时带动与之相连的嵌内转动滑移板3-2绕上部连接轴3-4发生转动；而嵌内转动滑移板3-2是嵌入在转动挡板3-3内的，在转动的同时，又可沿转动挡板3-3内的滑槽滑移。在嵌内转动滑移板3-2滑移过程中，转动挡板3-3又会绕下部连接轴3-5发生转动，转动挡板3-3与水平面的夹角则发生改变，这个夹角就是我们所模拟的工作面端壁倾角。通过不断的前后抽动活动平移板3-1，调节转动挡板3-3与水平面的夹角，该角度主要通过侧面的工作面倾角刻度盘1-9来观察测量，当工作面角度为某一定值，例如105°时，此时紧固螺钉1-10卡死活动平移板3-1，使得工作面端壁倾角保持稳定为105°。待工作面倾角确定之后，再按实验需要装填好实验材料。在主体储矿箱I内装填对应粒级的矿石和覆盖岩石，即制成对应表中所示放矿参数实验模型。在装矿石与废石的过程当中严格结合矿山实际的情况，按比例设计实验。实验材料装填完毕之后，通过装置中放矿口及放矿底座2自动进行放矿，直至截止品位停止放矿。在放矿过程中，放出的矿石经过矿石自动筛分称重处理系统时，一方面矿石进行自动分离并各自称重，另一方面则记录实验数据并加以分析处理。
[0031]待上一次实验完毕之后，清除上一次残留实验材料。此时松开紧固螺钉1-10，向后抽动活动平移板3-1，带动工作面倾角调节组件3运转，改变工作面倾角为另一值，例如90°，当工作面角度确定为90°之后，再次扭紧紧固螺钉1-10卡死活动平移板3-1，使得工作面端壁倾角保持固定不变。接着再次按实验要求装填好实验材料，进行实验。实验完毕后，再一次松开紧固螺钉1-10，继续向后抽动活动平移板3-1，调动工作面倾角调节组件3，变更工作面端壁倾角为所要实验的工作面角度值，例如75°，待工作面端壁倾角确定后，再一次扭紧紧固螺钉1-10来卡死固定活动平移板3-1，继续按实验要求装填好材料，接着进行放矿实验实验。如此反复上述实验步骤，不断通过抽动活动构件3-1来调节工作面端壁倾角，分组进行模拟放矿实验，而每组实验对应一工作面角度，在实验过程中不断记录矿石损失贫化，找出各工作面角度间放矿差异。通过分析比较实验数据确定最优的工作面倾角。
[0032]本发明的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置可以模拟不同工作面倾角下放矿时，工作面倾角变化对放矿损失贫化的影响，从而找到最优的工作面倾角，充分的利用和回收资源。在整个放矿过程当中，放矿可以通过放矿底座2内安装的自动放矿系统来完成放矿，被放出的矿石又可以经过矿石自动筛分称重处理系统4实现矿石的分离、实验数据的记录以及实验数据的电脑程序自动分析处理。装置结构简单，组装快捷灵活，实验操作使用方便，自动化程度较高。
【权利要求】
1.一种可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于包括主体储矿箱，设在此主体储矿箱下部的放矿底座，设在所述主体储矿箱下部的工作面倾角调节组件，与所述放矿底座相连接的矿石自动筛分处理系统， 所述的主体储矿箱包括由两个前立柱、两个后立柱、连接梁和底撑组成的储矿箱框架，设在此储矿箱框架下部的两个横撑，分别设在所述储矿箱框架前后两侧的前面板和后面板，分别设在所述储矿箱框架左右两侧的观测玻璃，设在所述横撑和底撑之间观测玻璃上的工作面倾角刻度盘，所述的两个横撑上设有凹形滑槽，且所述横撑前端设有紧固螺钉， 所述的放矿底座包括底座框架，设在此底座框架上的放矿装置，此放矿装置包括卸料出口，与此卸料出口通过销轴相铰接的振动板，设在此振动板下方的溜矿斜槽，设在此溜矿斜槽两侧的两个支撑架，设在此两个支撑架上的凸轮轴，与此凸轮轴两轴端相连接的两个电动机，所述的振动板靠接在所述凸轮轴的凸轮上，所述的电动机通过控制电路与电脑端口相连接， 所述的工作面倾角调节组件包括沿所述横撑上的凹形滑槽滑动的活动平移板，通过上部连接轴与此活动平移板相连接的嵌内转动滑移板，通过下部连接轴与所述主体储矿箱的底撑相铰接的转动挡板，此转动挡板的中部设有放矿口，且所述的转动挡板的两侧边缘设有滑槽，所述的嵌内转动滑移板设在所述的滑槽内， 矿石自动筛分处理系统包括两个支架，分别设置在此两个支架上的托辊和磁滑轮，连接所述托辊和磁滑轮的皮带，设在所述托辊上方的进料口，设在所述磁滑轮后侧的分离计量装置，与此分离计量装置相连接的数据处理分析装置，所述的进料口与所述的溜矿斜槽相连接。
2.根据权利要求1所述的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于所述溜矿斜槽的斜槽宽度为85-95mm。
3.根据权利要求1所述的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于所述溜矿斜槽的斜槽内斜坡度大于矿石的自然安息角。
4.根据权利要求1所述的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于所述的振动板为薄钢板，其长度为95-105mm，宽度为75_85mm。
5.根据权利要求1所述的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于所述的前面板和后面板均为密度纤维板。
6.根据权利要求1所述的可调节工作面端壁倾角的自动放矿实验装置，其特征在于所述的两个电动机上方均设有暗板。
【文档编号】G01M99/00GK104034546SQ201410253217
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】邵安林, 张国建, 徐连生, 周吕欢, 张治强 申请人:鞍钢集团矿业公司