專利名稱：坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于尾礦庫模擬試驗(yàn)設(shè)備，具體地說，是一種用于模擬測試尾礦庫潰決的
坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
尾礦庫是一種特殊的工業(yè)建筑物，也是一座人工建造的具有高勢能泥石流的巨大 危險(xiǎn)源，因其存在潰壩的危險(xiǎn)，所以它是礦山安全的頭等問題。到目前為止，世界上正在使 用的各類尾礦庫有20多萬座，且部分存在較大的安全隱患。由于礦山企業(yè)一味追求經(jīng)濟(jì)利 益，置尾礦壩安全于不顧，導(dǎo)致各地發(fā)生了許多災(zāi)難性的潰壩事故。然而，通過對國內(nèi)外資 料的搜集與研讀，發(fā)現(xiàn)對尾礦壩的研究多集中在環(huán)境污染、穩(wěn)定性分析等方面，而對尾礦壩 潰壩災(zāi)害的研究基本為一個(gè)空白。尾礦壩一旦潰壩，將對下游造成的巨大災(zāi)害，因此，尾礦 壩潰壩泥漿的流態(tài)演進(jìn)過程以及泥漿運(yùn)動(dòng)過程中的應(yīng)力場和流場分布規(guī)律的測算和分析 是尾礦壩潰壩流體力學(xué)發(fā)展之關(guān)鍵技術(shù)。 尾礦壩潰壩研究目的就是為了通過對潰壩流態(tài)演進(jìn)過程的分析計(jì)算，預(yù)測尾礦庫 泄砂總量、壩址最大砂流量、壩址流量過程線、重要建筑物處的受力過程等潰壩重要參數(shù)， 全面分析潰壩災(zāi)害的影響范圍和程度，為下游防災(zāi)減災(zāi)工程等一系列安全問題提供可靠、 堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。指導(dǎo)并提出下游救援應(yīng)急預(yù)案，指出下游人員的撤離高程，并指導(dǎo)其撤離 危險(xiǎn)區(qū)域。 在尾礦壩潰壩風(fēng)險(xiǎn)評估方面，可根據(jù)潰壩計(jì)算結(jié)果，評估下游地區(qū)的災(zāi)害情況；在
尾礦壩設(shè)計(jì)方面，通過對尾礦壩潰壩流體力學(xué)的深入研究，潰壩計(jì)算成果可為設(shè)計(jì)單位對
尾礦壩的現(xiàn)場設(shè)計(jì)與施工提供參考資料，設(shè)計(jì)單位可根據(jù)潰壩計(jì)算數(shù)據(jù)決定是否在壩體下
游建立攔擋壩、導(dǎo)流槽，以減緩礦漿對下游重要建筑物的沖擊力度，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的作用。 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是還沒有一種裝置只能對單一尾礦庫的高度、容量和流量進(jìn)行
模擬試驗(yàn)，不具備兼容性，無法模擬不同坡度和容量的尾礦庫，更無法對下游溝谷不同的走
向和坡度進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種兼容性強(qiáng)的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，能對不同 壩高、坡度、容量的尾礦庫進(jìn)行模擬，還能對不同走向和坡度的下游溝谷進(jìn)行模擬。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，設(shè)置有模 擬庫區(qū)，該模擬庫區(qū)的庫壩連接有模擬溝谷，其關(guān)鍵在于位于庫尾處的模擬庫區(qū)底部安裝 有頂升推桿，該頂升推桿安裝在液壓缸上，位于庫壩處的模擬庫區(qū)底部安裝有庫壩轉(zhuǎn)軸，模 擬庫區(qū)經(jīng)庫壩轉(zhuǎn)軸鉸接在庫區(qū)基座(5)上； 通過頂升推桿控制庫尾和庫壩的相對高度，就能調(diào)節(jié)尾礦壩內(nèi)模擬庫區(qū)的坡度、 高度和容量，實(shí)現(xiàn)對不同庫區(qū)溝谷坡度尾礦壩的模擬。 所述模擬溝谷有至少二節(jié)溝槽依次首尾連接組成，其中首節(jié)溝槽的首端安裝在所述庫區(qū)基座上，相鄰溝槽之間經(jīng)可調(diào)關(guān)節(jié)連接； 所述可調(diào)關(guān)節(jié)包括溝槽轉(zhuǎn)軸，相鄰溝槽的首端焊接有首端套管，尾端底部都焊接 有尾端套管，首端套管和尾端套管都套裝在所述溝槽轉(zhuǎn)軸上，溝槽轉(zhuǎn)軸的兩端固定在"門" 形推桿兩端的立柱上，該門形推桿的橫梁連接在電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)的推桿上，該電動(dòng)提升機(jī)構(gòu) 安裝在"門"形站架上。 常見的電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)是由電機(jī)帶動(dòng)的齒輪齒條嚙合裝置，電機(jī)帶動(dòng)的齒輪旋轉(zhuǎn)， 與齒輪嚙合的齒條拉動(dòng)推桿上行或下行。 各電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)通過門形推桿分別控制的溝槽首端和尾段的高度，就能控制溝槽
自身的坡度，也能控制相鄰溝槽之間的坡度。實(shí)現(xiàn)不同下游溝谷坡度的模擬。 位于庫尾處的所述模擬庫區(qū)底部還安裝有保護(hù)橫臂，該保護(hù)橫臂的一端固定在所
述模擬庫區(qū)上，另一端開有插銷孔，該插銷孔中插裝有承重銷的一端，所述承重銷的另一端
連接有承重柱，該承重柱靠近所述模擬庫區(qū)的庫尾，該承重柱上開有一列承重銷插孔，所述
承重銷插裝在其中一個(gè)該承重銷插孔中。 當(dāng)液壓缸和頂升推桿將庫尾舉起之后，為安全考慮，再通過保護(hù)橫臂和承重銷、承 重柱支撐住庫尾，可以防止液壓缸失效后發(fā)生安全事故。 所述溝槽的邊框由角鋼焊接形成，該溝槽的槽壁和槽底為玻璃板，所述玻璃板固 定在角鋼上，玻璃板與角鋼的連接處安裝有密封條。 所述在溝槽的內(nèi)壁安裝有壓力傳感器測量泥漿壓力，溝槽的外壁布置有攝像頭測
量泥漿速度和過流斷面的泥漿深度變化情況。 所述溝槽的首段槽壁或尾端槽壁上焊接有過渡板。 當(dāng)相鄰溝槽的坡度變化后，溝槽間的間隙也會(huì)發(fā)生變化，但過渡板在一定程度上 彌補(bǔ)了溝槽間的間隙，同時(shí)，再在間隙處粘貼上密封膠帶或玻璃膠，就可以防止流水溢出。
根據(jù)形狀的不同，所述溝槽可以分為直線溝槽和轉(zhuǎn)彎溝槽，所述直線溝槽的槽底 為直線板，所述轉(zhuǎn)彎溝槽的槽底為曲線板。 轉(zhuǎn)彎溝槽主要用于模擬轉(zhuǎn)彎溝谷，可以真實(shí)展現(xiàn)溝谷內(nèi)泥漿的流向。 本發(fā)明的顯著效果是提供一種兼容性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于維修、操作方便
的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，能對不同坡度、容量的尾礦庫進(jìn)行模擬，還能對不同走
向和坡度的下游溝谷進(jìn)行模擬。


圖1是模擬庫區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是模擬庫區(qū)庫尾被舉起的狀態(tài)圖； 圖3是本發(fā)明的俯視圖； 圖4是溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是相鄰溝槽的連接關(guān)系圖； 圖6是可調(diào)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是庫壩的俯視圖； 圖8是起吊橫梁提起活動(dòng)擋板的示意圖； 圖9是坡度可調(diào)的模擬溝谷示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1、2、3所示一種坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，設(shè)置有模擬庫區(qū)l，該模擬庫區(qū)1的庫壩連接有模擬溝谷，位于庫尾處的模擬庫區(qū)l底部安裝有頂升推桿，該頂升推桿安裝在液壓缸3上，位于庫壩處的模擬庫區(qū)1底部安裝有庫壩轉(zhuǎn)軸4，模擬庫區(qū)1經(jīng)庫壩轉(zhuǎn)軸4鉸接在庫區(qū)基座5上； 2個(gè)液壓缸3并列在庫尾處的模擬庫區(qū)1底部，能提高模擬庫區(qū)1舉升時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。 為提高模擬庫區(qū)1的真實(shí)效果，可以用石膏等材料模仿庫區(qū)內(nèi)地表形狀制成石膏
地形，固化后的石膏地形放入模擬庫區(qū)1內(nèi)，根據(jù)實(shí)際地形，澆注不同的石膏地形，或在模
擬庫區(qū)1內(nèi)涂覆粘土，就能模擬出庫區(qū)的地形結(jié)構(gòu)，或在增強(qiáng)模擬的真實(shí)效果。 如圖3、4、5、9所示所述模擬溝谷有至少二節(jié)溝槽2依次首尾連接組成，其中首節(jié)
溝槽2的首端安裝在所述庫區(qū)基座5上，相鄰溝槽2之間經(jīng)可調(diào)關(guān)節(jié)連接； 根據(jù)實(shí)際地形布置多節(jié)溝槽2，或直或彎，就能模擬出溝谷的走向。如果需要模擬
出溝谷的地形，再在溝槽2內(nèi)固定石膏地形，或在溝槽2內(nèi)涂覆粘土，就能模擬出溝谷的地形。 所述可調(diào)關(guān)節(jié)包括溝槽轉(zhuǎn)軸6，相鄰溝槽2的首端焊接有首端套管，尾端底部都焊接有尾端套管，首端套管和尾端套管都套裝在所述溝槽轉(zhuǎn)軸6上，溝槽轉(zhuǎn)軸6的兩端固定在"門"形推桿7兩端的立柱上，該門形推桿7的橫梁連接在電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)11的推桿上，該電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)11安裝在"門"形站架9上。 也可以將電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)11下置到地面，由電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)11上推溝槽轉(zhuǎn)軸6。
如圖1、2所示位于庫尾處的所述模擬庫區(qū)l底部還安裝有保護(hù)橫臂9，該保護(hù)橫臂9的一端固定在所述模擬庫區(qū)1上，另一端開有插銷孔，該插銷孔中插裝有承重銷的一端，所述承重銷的另一端連接有承重柱10，該承重柱10靠近所述模擬庫區(qū)1的庫尾，該承重柱10上開有一列承重銷插孔10a，所述承重銷插裝在其中一個(gè)該承重銷插孔10a中。
保護(hù)橫臂9可以焊接在模擬庫區(qū)1的下底，也可以經(jīng)螺栓固定在模擬庫區(qū)1上。
承重銷插孔10a的排布方式很多，如一列水平條孔，也可以按承重銷的圓弧運(yùn)行軌跡，排列出一組通孔。 如圖4、5所示所述溝槽2的邊框由角鋼焊接形成，該溝槽2的槽壁和槽底為玻璃板，所述玻璃板固定在角鋼上，玻璃板與角鋼的連接處安裝有密封條。 為獲取潰壩泥漿的流態(tài)，所述庫壩兩側(cè)的堤岸和溝槽2槽壁都是透明材料板，該透明材料板為有機(jī)玻璃板或玻璃鋼。溝槽2槽底也是透明材料板。
所述溝槽2的首段槽壁或尾端槽壁上焊接有過渡板2a。 根據(jù)形狀的不同，所述溝槽2可以分為直線溝槽和轉(zhuǎn)彎溝槽，所述直線溝槽的槽底為直線板，所述轉(zhuǎn)彎溝槽的槽底為曲線板。 如圖7、8所示模擬庫區(qū)1的庫壩由固定支架13和至少一塊活動(dòng)擋板構(gòu)成，所述活動(dòng)擋板上安裝有吊耳14，該吊耳經(jīng)螺栓與起吊橫梁15相裝配，該起吊橫梁15的一端與所述固定支架13相鉸接，該起吊橫梁15的另一端連接在庫壩汽缸16的推桿上，所述庫壩汽缸16安裝在汽缸支架17上，該汽缸支架17固定在所述庫區(qū)基座5上。 通過起吊橫梁拉動(dòng)不同位置、不同高度的活動(dòng)擋板，就能實(shí)現(xiàn)模擬出不同高度、不
同潰壩口的尾礦庫潰壩數(shù)據(jù)。從而對比研究尾礦壩在不同潰決程度情況下，泥漿對下游建
筑物的沖擊情況和淹沒范圍。 所述汽缸支架17經(jīng)第一轉(zhuǎn)軸18與所述庫壩汽缸16的缸體連接，該庫壩汽缸16 的推桿6a與所述起吊橫梁5通過第二轉(zhuǎn)軸19連接。
所述活動(dòng)擋板經(jīng)螺栓與所述固定支架13相裝配。 所述固定支架13上并排安裝有三塊梯形的活動(dòng)擋板，三塊依次由壩頂向壩底排 列。 其工作原理是 多塊活動(dòng)擋板分別或同時(shí)與起吊橫梁15固定在一起，當(dāng)汽缸16拉動(dòng)起吊橫梁15 上行，活動(dòng)擋板與固定支架13脫離，形成試驗(yàn)所需要的潰壩口 ，模擬庫區(qū)1內(nèi)預(yù)存的模擬泥 漿就從該潰壩口處流出，流入模擬溝谷，模擬出潰壩泥漿的流態(tài)演進(jìn)特征、泥漿運(yùn)動(dòng)過程中 的應(yīng)力場、流場分布規(guī)律，以及泥漿沖擊扇范圍、沉積厚度隨泥漿運(yùn)動(dòng)距離的關(guān)系等尾礦庫 潰壩數(shù)據(jù)。 液壓缸3和頂升推桿推舉庫尾，調(diào)節(jié)模擬庫區(qū)1的坡度，電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)11帶動(dòng)溝
槽轉(zhuǎn)軸6，調(diào)節(jié)溝槽2的坡度，也調(diào)節(jié)相鄰溝槽2間的坡度，實(shí)現(xiàn)尾礦庫和下游溝谷的模擬，
當(dāng)尾礦壩被模擬打開后，能真實(shí)模擬出泥漿在模擬溝谷內(nèi)的流量、流速和沖擊力。 起吊橫梁15拉動(dòng)不同位置、不同高度的活動(dòng)擋板，就能模擬出不同高度、不同潰
壩口的尾礦庫潰壩數(shù)據(jù)和下流溝谷泥漿數(shù)據(jù)。 盡管以上結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式
，上述具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以作出多種類似的表 示，如更改溝槽2的數(shù)量和相互位置類等方式，更換可調(diào)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，這樣的變換均落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，設(shè)置有模擬庫區(qū)(1)，該模擬庫區(qū)(1)的庫壩連接有模擬溝谷，其特征在于位于庫尾處的模擬庫區(qū)(1)底部安裝有頂升推桿，該頂升推桿安裝在液壓缸(3)上，位于庫壩處的模擬庫區(qū)(1)底部安裝有庫壩轉(zhuǎn)軸(4)，模擬庫區(qū)(1)經(jīng)庫壩轉(zhuǎn)軸(4)鉸接在庫區(qū)基座(5)上；所述模擬溝谷有至少二節(jié)溝槽(2)依次首尾連接組成，其中首節(jié)溝槽(2)的首端安裝在所述庫區(qū)基座(5)上，相鄰溝槽(2)之間經(jīng)可調(diào)關(guān)節(jié)連接；所述可調(diào)關(guān)節(jié)包括溝槽轉(zhuǎn)軸(6)，相鄰溝槽(2)的首端焊接有首端套管，尾端底部都焊接有尾端套管，首端套管和尾端套管都套裝在所述溝槽轉(zhuǎn)軸(6)上，溝槽轉(zhuǎn)軸(6)的兩端固定在“門”形推桿(7)兩端的立柱上，該門形推桿(7)的橫梁連接在電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)(11)的推桿上，該電動(dòng)提升機(jī)構(gòu)(11)安裝在“門”形站架(9)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于位于庫尾處的所述模擬庫區(qū)(1)底部還安裝有保護(hù)橫臂(9)，該保護(hù)橫臂(9)的一端固定在所述模擬庫區(qū)(1)上，另一端開有插銷孔，該插銷孔中插裝有承重銷的一端，所述承重銷的另一端連接有承重柱(IO)，該承重柱(10)靠近所述模擬庫區(qū)(1)的庫尾，該承重柱(10)上開有一列承重銷插孔(10a)，所述承重銷插裝在其中一個(gè)該承重銷插孔(10a)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述溝槽(2)的邊框由角鋼焊接形成，該溝槽(2)的槽壁和槽底為玻璃板，所述玻璃板固定在角鋼上，玻璃板與角鋼的連接處安裝有密封條。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述溝槽(2)的首段槽壁或尾端槽壁上焊接有過渡板(2a)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于根據(jù)形狀的不同，所述溝槽(2)可以分為直線溝槽和轉(zhuǎn)彎溝槽，所述直線溝槽的槽底為直線板，所述轉(zhuǎn)彎溝槽的槽底為曲線板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種坡度可調(diào)式尾礦庫模擬試驗(yàn)裝置，設(shè)置有模擬庫區(qū)，該模擬庫區(qū)的庫壩連接有模擬溝谷，其特征在于位于庫尾處的模擬庫區(qū)底部安裝有頂升推桿，該頂升推桿安裝在液壓缸上，位于庫壩處的模擬庫區(qū)底部安裝有庫壩轉(zhuǎn)軸，模擬庫區(qū)經(jīng)庫壩轉(zhuǎn)軸鉸接在庫區(qū)基座上；所述模擬溝谷有至少二節(jié)溝槽依次首尾連接組成，其中首節(jié)溝槽的首端安裝在所述庫區(qū)基座上，相鄰溝槽之間經(jīng)可調(diào)關(guān)節(jié)連接。其顯著效果是兼容性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于維修、操作方便，能對不同坡度、容量的尾礦庫進(jìn)行模擬，還能對不同走向和坡度的下游溝谷進(jìn)行模擬。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101738333SQ20101004207
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者余紅, 尹光志, 敬小非, 李愿, 王維忠, 許江, 馬文建, 魏作安, 黃滾 申請人:重慶大學(xué)