一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的制作方法

1.本发明属于排土场技术领域，尤其是涉及一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置。


背景技术：

2.为让矿业企业开采与治理相辅相成，将生态优先、绿色发展理念运用于矿业生产建设全过程，对一些矿业排土场土壤结构差，植物生长困难，矿业公司相继开展了排土场生态重建、产业开发技术集成示范工作。
3.排土场是指矿山采矿排弃物集中排放的场所，由于排土场是一种巨型人工松散堆垫体,存在严重的安全问题，如易垮塌、沉降、移位等，所以对排土场进行安全监测非常有必要。
4.排土场为了堆放安全，一般会将不同的排弃物分开堆放，如碎岩石、腐植表土需要分开放，以防止腐植表土的松软土质影响碎岩石的堆放稳定性，而在高原地区，昼夜温差大是比较常见的现象，在夜晚时温度甚至会达到零下，导致高原地区的排土场的碎岩石堆内，一旦因为外界雨水等导致岩石堆内部残留水过多时，在夜晚时残留水液会因为温度较低而结冰上冻，冰对碎岩石之间的裂隙两壁产生巨大的压力，而当气温回升时，冰便融化，加于碎岩石内的压力骤减，碎岩石随之发生微动，形成“冻融”现象，而随着“冻融”的循环次数增加，碎岩石之间的裂隙就会扩大、增多，从而会导致碎岩石堆边坡受到向外挤压力，引发边坡滑坡现象，不仅会影响排土场内部的安全，而且滑坡导致的撞击及土地受力点转移，也会加剧土地沉降等现象，长久以往，也会对排土场周围的城乡造成一定的影响，同时对于设置在高原地区城乡周围的排土场，由于城乡周围相对的活动人员稍多，一旦人员误入排土场，碎岩石堆的滑坡也会影响人员的安全，为此，我们提出一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置来解决上述问题。该装置能够帮助排土场进行生态修复和植被重建，从而推动了高原美丽城镇建设。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为解决上述安全隐患，提供一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置，它能解决排土场内部人员误入、碎石滑坡等现存的安全问题。
6.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置，包括边坡，所述边坡的坡面铺装有混凝土层，所述混凝土层的侧壁插接有多个圆钢管，各个所述圆钢管的管端均连接有中空柱，且中空柱的柱端固定有横杆，是横杆的内部为中空设置，所述横杆的杆端固定有集水筒，且集水筒的内部填充有吸水棉，所述集水筒的内部下侧设有第一活塞，且第一活塞与集水筒共同连接有集水触发机构，所述横杆的内部一侧固定有绝缘隔板，且横杆的杆壁位于绝缘隔板的一侧嵌入有导温套，所述导温套的内部设有与集水触发机构相连接的铂电阻棒，且铂电阻棒位于绝缘隔板的侧壁固定设置，所述横杆的内部设有与铂电阻棒相连接的电磁气充机构，所述中空柱的内顶固定有
触发开关，且中空柱的内部设有与电磁气充机构相配合的气顶顶压机构，所述边坡的一侧设有与触发开关相连接的报警器，所述边坡的坡底一侧埋设有隔温槽钢，所述隔温槽钢的内部设有与气顶警示机构相连接的临时防塌机构。
7.优选的，所述集水触发机构包括固定设置于第一活塞下端的右导电杆，所述右导电杆的下方设有于铂电阻棒相连接的导电块，所述导电块的下端固定设有绝缘块，且绝缘块与集水筒的内筒底之间共同固定设有弹性棉垫，所述第一活塞与集水筒的内筒底之间两侧均共同固定设有第一弹簧。
8.优选的，所述电磁气充机构包括滑动设置于横杆内部的第二活塞，所述第二活塞的端部固定插接有充气管，所述充气管与中空柱之间共同连接有软管，所述横杆的杆壁位于绝缘隔板的一侧固定设有进气管，且进气管和充气管的内部均设有单向阀，所述绝缘隔板的侧壁固定设有与铂电阻棒相连接的电磁铁，所述第二活塞的侧壁固定设有铁块，所述横杆的内部固定有固定环，且固定环的侧壁固定插接有两个弹性伸缩杆，两个所述弹性伸缩杆的活动端均与第二活塞的侧壁固定连接。
9.优选的，所述气顶顶压机构包括滑动设置于中空柱内部的第三活塞，且第三活塞与中空柱的内底之间共同固定设有第二弹簧，所述中空柱的侧壁上端固定插接有排气管，且排气管的内部设有压力阀。
10.优选的，所述临时防塌机构包括设置于隔温槽钢内部的液氮罐，所述隔温槽钢的侧壁固定有液氮泵，且液氮泵的吸入端与液氮罐相连通设置，所述液氮泵的输出端固定设有输氮管，所述混凝土层的侧壁下端固定有第一中空板，且第一中空板与输氮管相连通设置，所述第一中空板的侧壁与混凝土层的侧壁共同固定插接有多个u形换热管，所述混凝土层的侧壁下端固定有与多个u形换热管相连通的第二中空板，所述第二中空板的侧壁固定连通有回流管，所述边坡的一侧设有与液氮泵相连接的温控器，且温控器与触发开关相连接设置。
11.优选的，所述第一活塞的下端固定有左导电杆，且左导电杆的下方设有导电滑环，所述导电滑环的下端与集水筒的内底之间共同固定设有两个绝缘支撑杆，所述第二活塞的侧壁固定设有u形绝缘杆，且横杆的内部位于u形绝缘杆内侧的位置固定设有条板，且条板的侧壁固定设有与左导电杆相连接的压力开关，所述充气管的内部设有与压力开关相连接的常闭电磁阀。
12.优选的，所述隔温槽钢的内部还设有发泡胶罐，所述隔温槽钢的侧壁固定插接有输胶管，且输胶管与隔温槽钢的罐口相连通设置，所述输胶管的内部设有电控阀，所述混凝土层的侧壁上端固定有与输胶管相连通的第三中空板，且第三中空板和混凝土层的侧壁共同固定插接有多个充胶管，且充胶管的管壁开设有多个通孔，所述发泡胶罐的内部固定设有充气气囊套，且发泡胶罐的侧壁位于充气气囊套下方的位置与回流管相连通设置。
13.优选的，所述边坡的坡底处埋设有钢筋骨架，且钢筋骨架上浇筑有与混凝土层相连接的混凝土底座，所述温控器位于混凝土底座端面固定设置。
14.与现有的技术相比，一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的优点在于：1、通过设置的混凝土层可以增加边坡强度，通过设置的圆钢管、中空柱、横杆、集水筒、吸水棉、第一活塞和集水触发机构的相互配合，可以通过吸水棉的吸水，并重力下流，
实时监测碎岩石堆内的水分含量，在水分含量较多时自动触发，而通过设置的绝缘隔板、导温套、铂电阻棒的相互配合，可以在集水触发机构被触发的前提下，根据温度变化使铂电阻棒电阻变化，从而在温度达到水液结冰温度后，可以自动触发进行充气，而通过设置的触发开关、气顶顶压机构和报警器的相互配合，可以随着“冻融循环”次数的增加，使充气的气量被累积达到一定程度后，通过触发开关使报警器工作，达到监测预警的效果，通过多点实时监测及预警，可以提醒排土场施工人员及时对险情进行排除，并对误入的排土场内人员进行现场警示，降低人员受伤的风险，提高城乡周围排土场的安全性。
15.2、通过设有的隔温槽钢和临时防塌机构的相互配合，可以在触发开关被触发后，并在温控器监测到温度升高时，说明冰块开始融化，此时利用释放液氮，可以对碎岩石堆边坡底侧的冰块进行低温维持，使边坡底部维持相对较高的强度，从而可以在监测触发后，至人员排除险情前，可以对边坡进行临时防塌处理。
16.3、通过设置的左导电杆、导电滑环、绝缘支撑杆、u形绝缘杆、条板、压力开关和常闭电磁阀的相互配合，可以根据水液含量，自动调控充气管的管口开合口径，从而可以根据水液含量调控进入中空柱内部的空气，以使监测结果更加精准有效。
17.4、通过设置的发泡胶罐、输胶管、第三中空板、充胶管、充气气囊套和回流管的相互配合，可以利用液氮释放后汽化产生的气体对发泡胶罐的内部进行增压，以将发泡剂挤推排出并输送至碎岩石堆边坡上侧，从而可以利用发泡剂充入碎岩石堆边坡上侧的岩石间隙内，并利用上侧冰块融化的水使发泡剂吸湿快速固化，一方面可以减少边坡上侧内部水液含量，另一方面可以利用发泡剂固化后增加各个碎岩石之间的相对稳定性，从而可以配合液氮释放的临时防塌处理，可以提高对边坡的临时防塌保护效果。
附图说明
18.图1是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的结构示意图；图2是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的集水筒的内部结构示意图；图3是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的横杆的内部结构示意图；图4是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的中空柱的内部结构示意图；图5是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的隔温槽钢的内部结构示意图；图6是本发明提供的一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置的发泡胶罐的内部结构示意图。
19.图中：1、边坡；2、混凝土层；3、圆钢管；4、中空柱；5、横杆；6、集水筒；7、吸水棉；8、第一活塞；9、集水触发机构；91、右导电杆；92、导电块；93、绝缘块；94、弹性棉垫；95、第一弹簧；10、绝缘隔板；11、导温套；12、铂电阻棒；13、电磁气充机构；131、第二活塞；132、充气管；133、软管；134、进气管；135、电磁铁；136、铁块；137、固定环；138、弹性伸缩杆；14、触发开关；15、气顶顶压机构；151、第三活塞；152、第二弹簧；153、排气管；16、报警器；17、隔温槽
钢；18、临时防塌机构；181、液氮罐；182、液氮泵；183、输氮管；184、第一中空板；185、u形换热管；186、第二中空板；187、回流管；188、温控器；19、左导电杆；20、导电滑环；21、绝缘支撑杆；22、u形绝缘杆；23、条板；24、压力开关；25、发泡胶罐；26、输胶管；27、第三中空板；28、充胶管；29、充气气囊套；30、钢筋骨架；31、混凝土底座。
具体实施方式
20.以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
21.实施例1如图1-6所示，一种基于高原城乡绿色发展的矿山排土场监测装置，包括边坡1，边坡1的坡面铺装有混凝土层2，混凝土层2的侧壁插接有多个圆钢管3，各个圆钢管3的管端均连接有中空柱4，且中空柱4的柱端固定有横杆5，是横杆5的内部为中空设置，横杆5的杆端固定有集水筒6，且集水筒6的内部填充有吸水棉7，集水筒6的内部下侧设有第一活塞8，且第一活塞8与集水筒6共同连接有集水触发机构9，横杆5的内部一侧固定有绝缘隔板10，且横杆5的杆壁位于绝缘隔板10的一侧嵌入有导温套11，导温套11的内部设有与集水触发机构9相连接的铂电阻棒12，且铂电阻棒12位于绝缘隔板10的侧壁固定设置，横杆5的内部设有与铂电阻棒12相连接的电磁气充机构13。
22.实施2如图2所示，集水触发机构9包括固定设置于第一活塞8下端的右导电杆91，右导电杆91的下方设有于铂电阻棒12相连接的导电块92，导电块92的下端固定设有绝缘块93，且绝缘块93与集水筒6的内筒底之间共同固定设有弹性棉垫94，第一活塞8与集水筒6的内筒底之间两侧均共同固定设有第一弹簧95，右导电杆91随着第一活塞8下移，在水量达到一定量后，会下压使右导电杆91与导电块92接触，从而可以使铂电阻棒12通电，而弹性棉垫94可以使导电块92与右导电杆91保持接触的情况下，可以继续下移。
23.实施例3如图3所示，电磁气充机构13包括滑动设置于横杆5内部的第二活塞131，第二活塞131的端部固定插接有充气管132，充气管132与中空柱4之间共同连接有软管133，横杆5的杆壁位于绝缘隔板10的一侧固定设有进气管134，且进气管134和充气管132的内部均设有单向阀，绝缘隔板10的侧壁固定设有与铂电阻棒12相连接的电磁铁135，第二活塞131的侧壁固定设有铁块136，横杆5的内部固定有固定环137，且固定环137的侧壁固定插接有两个弹性伸缩杆138，两个弹性伸缩杆138的活动端均与第二活塞131的侧壁固定连接，铂电阻棒12随着温度的下降，电阻也会随之下移，从而会使通入电磁铁135内部的电流变大，此时可以吸引铁块136带动第二活塞131移动，通过在进气管134和充气管132上设置的单向阀，可以使横杆5内的空气只能充入中空柱4内部，弹性伸缩杆138是由固定杆件、活动杆件和弹性件构成。
24.实施例4如图4所示，中空柱4的内顶固定有触发开关14，且中空柱4的内部设有与电磁气充机构13相配合的气顶顶压机构15，边坡1的一侧设有与触发开关14相连接的报警器16，气顶顶压机构15包括滑动设置于中空柱4内部的第三活塞151，且第三活塞151与中空柱4的内底之间共同固定设有第二弹簧152，中空柱4的侧壁上端固定插接有排气管153，且排气管153的内部设有压力阀，随着充气管132充入的气体越来越多，第三活塞151会不断的升高，直至触碰触发开关14，触发开关14为压力型开关，其动触头被挤压后，会接通报警器16的电路，排气管153上的压力阀，可以将多余气体排出，并且后续可以手动将压力阀打开，以将中空柱4内的空气排出，以进行再次回收使用，报警器16由内部的蜂鸣器及无线信号发
射器构成，可以进行现场鸣叫报警及无线远程发射信号给排土场管理部门的后台终端进行报警。
25.实施例5如图5所示，边坡1的坡底一侧埋设有隔温槽钢17，隔温槽钢17的内部设有与气顶警示机构相连接的临时防塌机构18，临时防塌机构18包括设置于隔温槽钢17内部的液氮罐181，隔温槽钢17的侧壁固定有液氮泵182，且液氮泵182的吸入端与液氮罐181相连通设置，液氮泵182的输出端固定设有输氮管183，混凝土层2的侧壁下端固定有第一中空板184，且第一中空板184与输氮管183相连通设置，第一中空板184的侧壁与混凝土层2的侧壁共同固定插接有多个u形换热管185，混凝土层2的侧壁下端固定有与多个u形换热管185相连通的第二中空板186，第二中空板186的侧壁固定连通有回流管187，边坡1的一侧设有与液氮泵182相连接的温控器188，且温控器188与触发开关14相连接设置，温控器188由热敏电阻和控制线路板构成，在触发开关14被触发后，温控器188随之通电工作，在检测到温度升高至冰水融化温度后，会控制液氮泵182开始工作，液氮泵182可以将液氮抽出并通过输氮管183输送至多个u形换热管185内部，液氮吸收外部热量汽化，从而可以使边坡1下侧的冰块周围维持较低的低温环境，不会轻易融化，从而可以使边坡1下侧保持较高的稳定性，也可以避免边坡1底侧冰水融化后造成边坡1底层不稳加速碎岩石堆坍塌现象。
26.实施例6如图2-3所示，第一活塞8的下端固定有左导电杆19，且左导电杆19的下方设有导电滑环20，导电滑环20的下端与集水筒6的内底之间共同固定设有两个绝缘支撑杆21，第二活塞131的侧壁固定设有u形绝缘杆22，且横杆5的内部位于u形绝缘杆22内侧的位置固定设有条板23，且条板23的侧壁固定设有与左导电杆19相连接的压力开关24，充气管132的内部设有与压力开关24相连接的常闭电磁阀，左导电杆19随着第一活塞8同步下移，在与导电滑环20接触后，若温度达到水液结冰温度，此时第二活塞131会在铁块136的带动下移动，从而可以带动u形绝缘杆22同步移动，进而可以使u形绝缘杆22触碰压力开关24，此时由于导电滑环20与左导电杆19及压力开关24的电路全部接通，故可以接通充气管132上的常闭电磁阀，此时横杆5内部的空气才能通过充气管132充入中空柱4内，而若水液较多的情况下，说明结冰后对碎岩石的压力较大，而此时第一活塞8下移的位移较多，所以可以通过左导电杆19与导电滑环20的接触位置改变，可以调整通入充气管132上常闭电磁阀的电流，即随着水液越来越多的情况下，充气管132上常闭电磁阀的打开角度越来越大，从而可以使通过充气管132进入中空柱4内部的空气变多，以使监测结果更加精准有效。
27.实施例7如图5-6所示，隔温槽钢17的内部还设有发泡胶罐25，隔温槽钢17的侧壁固定插接有输胶管26，且输胶管26与隔温槽钢17的罐口相连通设置，输胶管26的内部设有电控阀，混凝土层2的侧壁上端固定有与输胶管26相连通的第三中空板27，且第三中空板27和混凝土层2的侧壁共同固定插接有多个充胶管28，且充胶管28的管壁开设有多个通孔，发泡胶罐25的内部固定设有充气气囊套29，且发泡胶罐25的侧壁位于充气气囊套29下方的位置与回流管187相连通设置，隔温槽钢17是由外侧的槽钢及内侧的隔温材料构成，可以确保发泡胶罐25和液氮罐181拥有一个稳定的环境储存，液氮释放汽化后的气态氮通过回流管187进入发泡胶罐25内部，会挤压充气气囊套29，从而随着气压的增加，发泡胶罐25内部的发泡胶剂会被通过输胶管26挤出，其中发泡胶罐25底侧还应设置将气态氮发出的管道及阀门，以便于后续将充入发泡胶罐25内部的气态氮排出处理。
28.实施例8如图1所示，边坡1的坡底处埋设有钢筋骨架30，且钢筋骨架30上浇筑有与
混凝土层2相连接的混凝土底座31，温控器188位于混凝土底座31端面固定设置，通过钢筋骨架30及浇筑的混凝土底座31，可以对混凝土层2底侧进行高强度支撑，提高对边坡1底侧的支撑强度，稳定性好，并且便于对温控器188进行稳定的安放。
29.现对本发明的操作原理做如下描述：在碎岩石堆放的初始阶段时，将各个圆钢管3、中空柱4、横杆5和集水筒6预埋进碎岩石堆内，并在碎岩石堆的边坡1处浇筑混凝土层2，通过吸水棉7可以吸收碎岩石内部的水液，水液被吸收后，在重力作用下向下流动并滴入第一活塞8处，随着水液下流积聚越来越多，说明此时碎岩石内部水液相对较多，第一活塞8在水液重力作用下会下移，直至右导电杆91与导电块92接触后，可以接通铂电阻棒12电路，此时铂电阻棒12内部通入稳定电流，此时在夜晚时若外界温度达到零下，则铂电阻棒12电阻随着下将，此时通入电磁铁135内部的电流变大，从而会吸引铁块136带动第二活塞131移动，第二活塞131会对与绝缘隔板10之间空间内空气进行挤压，从而可以通过充气管132和软管133进入中空柱4内部，第三活塞151随着上移一定距离，而在白天时，由于温度的升高，铂电阻棒12的阻值随之升高，在两个弹性伸缩杆138作用下，第二活塞131随着回移复位，同时前一天晚上结冰的冰块被被重新融化成水，然后水在夜晚温度达到零下后再次使第二活塞131移动，并再次对中空柱4内进行充气，循环往复，随着水液的结冰与融化，会对中空柱4内进行间断充气，而第三活塞151也不断上移，直至第三活塞151触碰触发开关14后，说明“冻融”循环次数较多，对碎岩石堆的稳定性造成影响，故触发开关14被触发后，会使报警器16工作，报警器16可以向排土场维护施工人员进行报警，以使人员及时对险情进行排除，以及对可能误入排土场内的人员进行警示，降低误入人员受到滑坡损伤的可能性；同时在触发开关14被触发后，可以使温控器188开始工作，温控器188在检测到外界温度升高达到冰块融化温度后，开始控制液氮泵182工作，从而可以将液氮罐181内部的液氮抽出并通过输氮管183、第一中空板184输送进多个u形换热管185内部，液氮在u形换热管185内部开始吸热汽化，从而可以降低边坡1下侧内部的温度，使边坡1下侧内部维持较低的气温，从而可以防止此处的冰块融化，进而可以通过维持底部冰块不化的方式，一方面可以防止底部冰块融化导致边坡1底层不稳现象，另一方面，可以为边坡1上侧提高稳定的支撑力，使报警器16被触发工作后，至排土场维护施工人员排除险情前，可以对边坡1进行临时的防塌保护；而输胶管26上的电控阀与触发开关14同步工作开启，在液氮吸收外部热量汽化后，产生的气态氮通过u形换热管185进入第二中空板186内部，并通过回流管187输送至发泡胶罐25内部，随着液氮的释放，发泡胶罐25内部的气压越来越大，并会挤压充气气囊套29，从而可以将发泡胶剂挤压并通过输胶管26、第三中空板27和多个充胶管28及充胶管28上的通孔输送至碎岩石的间隙内，发泡胶剂吸收边坡1上侧开始融化的冰水，会迅速固化，从而可以利用发泡剂不仅可以降低边坡1上侧水分含量，而且可以利用发泡胶剂吸湿固化后，提高边坡1上侧碎岩石之间的稳固性，从而可以配合液氮释放的临时防塌处理，可以提高对边坡1的临时防塌保护效果。
30.以上所述仅为本发明的较佳实施例，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，均应包含在本发明的保护范围之内。