一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型

摘要

本发明涉及地下金属矿山无底柱分段崩落采矿法领域，一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型，包括模型架、模型插板、放矿机构、连接固定机构；模型架是整个模型的主体框架，模型插板位于模型架的内部并与模型架固定，模型架与模型插板组合可形成四周封闭且上下不封闭的箱体结构；放矿机构位于整个模型的前端，并通过连接固定机构将其与模型插板以及模型架固定在一起。实现各个分段间放矿的相互联系，使整个阶段内的放矿过程统一为一个整体。可用来研究边壁条件下分段高度、进路间距、放矿步距、放矿口尺寸以及边孔角参数对散体流动规律的影响，对于改进矿山的相关结构参数、合理布置采矿工程、降低岩石的混入率、提高矿石的回收率具有重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及地下金属矿山无底柱分段崩落采矿法领域，特别是一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型，具体设计用于实验室放矿试验中。

背景技术

无底柱分段崩落法是目前国内外地下金属矿山广泛使用的采矿方法，由于崩落的矿石与覆盖岩层直接接触，导致矿石的损失贫化较大。物理实验是确定和优化崩落法采场结构参数的主要途径之一。目前，崩落法放矿物理模型，崩落矿石和覆盖层散体直接接触，选择的散体流动特性和相互间的摩擦系数对最终实验结果影响很大。而实际生产中放矿时，除了崩落体上部和端部是混杂的覆盖层，崩落体一侧或两侧都是没有崩落的矿石边壁，崩落矿石是在与边壁岩体的摩擦下放出的，边壁效应对最终形成的残留体形态和放矿指标影响很大。

因此本发明在每个歩距或分段之间放矿衔接时，充分还原了实际生产中边壁矿体与散体的接触-崩落过程，即充分考虑了边壁矿体的边壁效应，并综合了分段高度、进路间距、放矿步距、放矿口尺寸以及边孔角参数，实现了各个分段间、不同进路、不同歩距间放矿的相互联系，可进一步提高放矿指标和残留体形态的可靠度。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型，实现了各个分段间放矿的相互联系，使整个阶段内的放矿过程统一为一个整体。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型，包括模型架、模型插板、放矿机构、连接固定机构：模型架是整个模型的主体框架，模型插板位于模型架的内部并与模型架固定，模型架与模型插板组合可形成四周封闭且上下不封闭的箱体结构；放矿机构位于整个模型的前端，并通过连接固定机构将其与模型插板以及模型架固定在一起。

所述模型架是主体框架，模型架由型材、T型连接板以及直角连接件组成，并且在模型架上设有连接孔。

所述模型插板均为板状结构，模型插板由正面板、侧面板、侧面插板和背面板组成；正面板由主板和副板组成，主板与副板之间组合可形成垂直槽、倾斜槽和放矿口插槽，且主板和副板上均布置有连接孔；侧面板上布置有侧面插槽，侧面插板插入侧面插槽内并贯通整个模型；背面板由若干插板组成，该组合方式便于矿石和废石的装填以及实验结束后矿石和废石的清理。

所述放矿机构位于整个模型的前端，放矿机构形成了放矿时的边壁，放矿机构由垂直插片、倾斜插片以及放矿口组成；放矿口由上部凹槽与下部凹槽组成。

所述连接固定机构由连接轴一、连接轴二、卧式轴支架和十字型轴连接件组成，连接固定机构将放矿机构和模型插板连接并固定于模型架上。

本模型结构配合关系如下：

1)模型插板均置于模型架内。具体关系为正面板中的主板位于模型架的正面，2个侧面板置于模型架的2个侧端，背面板置于模型架的后端，连接方式为模型插板均插于型材内。并且侧面插板插入侧面插槽内并贯通整个模型。

2)模型架由若干不同长度的型材通过T型连接板以及直角连接件固定。

3)连接固定机构将放矿机构和模型插板连接并固定于模型架上。具体关系为正面板中的副板通过连接孔与卧式轴支架连接；连接轴二的一端与卧式轴支架连接另一端与十字型轴连接件连接；连接轴一穿过若干个十字型轴连接件并在连接轴一的两个端部通过连接轴二、卧式轴支架以及连接孔固定于模型架上。这样模型架与模型插板形成一个整体，并在正面板上形成垂直槽、倾斜槽和放矿口插槽。将放矿机构中的垂直插片、倾斜插片以及放矿口分别插入上述形成的垂直槽、倾斜槽和放矿口插槽内，并且放矿口的一端置于连接轴一上。

一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型的工作方法，包括如下步骤：

第一步依据所研究的阶段高度、分段高度、进路间距、放矿步距、放矿口尺寸和边孔角参数确定正面板中的主板与副板的尺寸并制作，以及确定侧面插板插入侧面插槽的位置。

第二步将正面板中的主板、侧面板固定于模型架内，并在指定的侧面插槽中插入侧面插板。

第三步从下至上依次按分段将副板通过连接固定机构与模型架连接并在模型架的后端安装插板，若此时模型架后端插板的高度满足实验时，可不安装插板。

第四步往模型内装填矿石散体，到达既定高度时将放矿机构中的垂直插片、倾斜插片以及放矿口分别插入正面板上所形成的垂直槽、倾斜槽和放矿口插槽内，并通过连接固定机构连接。

第五步重复上述第三步和第四步，直到到达整个阶段的高度。此时根据设计的覆盖层高度从模型顶部往模型内装填废石。

第六步实验总的次序为从上至下。首先根据设计的放矿顺序在指定位置处抽出放矿口中的上部凹槽并开始放矿，放矿截止后开始下一放矿口放矿。当某一分段出矿完毕后，将该分段内的垂直插片和倾斜插片完全抽出，并将放矿口中的下部凹槽部分抽出，下部凹槽的一端位于正面板内。(该步骤完全由设计的出矿顺序决定，这里只给出按分段高度依次放矿，但放矿顺序不局限于此)。

第七步进行下一分段放矿，重复第六步直到完成所有放矿口的放矿。

第八步放矿试验结束，拆卸连接固定机构以及模型架后端的插板，清理模型并将模型恢复到初始状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)模型架、模型插板、放矿机构、连接固定机构之间的相互组合，实现了各个分段间放矿的相互联系，使整个阶段内的放矿过程统一为一个整体。

2)采用模型插板之间的相互组合，形成了若干插槽。放矿机构置于这些插槽内形成了放矿时的边壁。

3)实验中按照设计抽出指定位置处的放矿机构，实现了放矿的进行以及各个放矿口间的相互联系。

4)通过改变正面板中主板与副板的尺寸，以及侧面插板在侧面插槽中的位置，本发明实现了分段高度、进路间距、放矿步距、放矿口尺寸以及边孔角参数的调节。

附图说明

图1-1是本发明的结构示意图之一。

图1-2是本发明的结构示意图之二。

图2-1是模型架1的结构示意图之一。

图2-2是模型架1的结构示意图之二。

图3-1是正面板9的结构示意图。

图4-1是正面板9的主板13结构示意图。

图5-1是正面板9的副板14结构示意图。

图6-1是侧面板10的结构示意图。

图7-1是背面板12的结构示意图。

图8-1是放矿机构3的结构示意图。

图9-1是放矿口22的结构示意图之一。

图9-2是放矿口22的结构示意图之二。

图10-1是连接固定机构4的结构示意图之一。

图10-2是连接固定机构4的结构示意图之二。

附图标记对应的名称1：模型架；2：模型插板；3：放矿机构；4：连接固定机构；5：型材；6：T型连接板；7：直角连接件；8：连接孔；9：正面板；10：侧面板；11：侧面插板；12：背面板；13：主板；14：副板；15：垂直槽；16：倾斜槽；17：放矿口插槽；18：侧面插槽；19：插板；20：垂直插片；21：倾斜插片；22：放矿口；23：上部凹槽；24：下部凹槽；25：连接轴一；26：连接轴二；27：卧式轴支架；28：十字型轴连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-1和1-2所示，一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型，包括模型架1、模型插板2、放矿机构3、连接固定机构4：模型架1是整个模型的主体框架，模型插板2位于模型架1的内部并与模型架1固定，模型架1与模型插板2组合可形成四周封闭且上下不封闭的箱体结构；放矿机构3位于整个模型的前端，并通过连接固定机构4将其与模型插板2以及模型架1固定在一起。

如图2-1和2-2所示，模型架1是主体框架，模型架1由型材5、T型连接板6以及直角连接件7组成，并且在模型架1上设有连接孔8。

如图3-1、4-1、5-1、6-1以及7-1所示，模型插板2均为板状结构，模型插板2由正面板9、侧面板10、侧面插板11和背面板12组成；正面板9由主板13和副板14组成，主板13与副板14之间组合可形成垂直槽15、倾斜槽16和放矿口插槽17，且主板13和副板14上均布置有连接孔8；侧面板10上布置有侧面插槽18，侧面插板11插入侧面插槽18内并贯通整个模型；背面板12由若干插板19组成，该组合方式便于矿石和废石的装填以及实验结束后矿石和废石的清理。

如图8-1、9-1以及9-2所示，放矿机构3位于整个模型的前端，放矿机构3形成了放矿时的边壁，放矿机构3由垂直插片20、倾斜插片21以及放矿口22组成；放矿口由上部凹槽23与下部凹槽24组成。

如图10-1和10-2所示，连接固定机构4由连接轴一25、连接轴二26、卧式轴支架27和十字型轴连接件28组成，连接固定机构4将放矿机构3和模型插板2连接并固定于模型架1上。

本试验模型结构配合关系如下：

1)模型插板2均置于模型架1内。具体关系为正面板9中的主板13位于模型架1的正面，2个侧面板10置于模型架1的2个侧端，背面板12置于模型架1的后端，连接方式为模型插板2均插于型材5内。并且侧面插板11插入侧面插槽18内并贯通整个模型。

2)模型架1由若干不同长度的型材5通过T型连接板6以及直角连接件7固定。

3)连接固定机构4将放矿机构3和模型插板2连接并固定于模型架1上。具体关系为正面板9中的副板14通过连接孔8与卧式轴支架27连接；连接轴二26的一端与卧式轴支架27连接另一端与十字型轴连接件28连接；连接轴一25穿过若干个十字型轴连接件28并在连接轴一25的两个端部通过连接轴二26、卧式轴支架27以及连接孔8固定于模型架1上。这样模型架1与模型插板2形成一个整体，并在正面板9上形成垂直槽15、倾斜槽16和放矿口插槽17。将放矿机构3中的垂直插片20、倾斜插片21以及放矿口22分别插入上述形成的垂直槽15、倾斜槽16和放矿口插槽17内，并且放矿口22的一端置于连接轴一25上。

一种考虑边壁效应的崩落法端部放矿模型的工作方法，包括如下步骤：

第一步依据所研究的阶段高度、分段高度、进路间距、放矿步距、放矿口尺寸和边孔角参数确定正面板9中的主板13与副板14的尺寸并制作，以及确定侧面插板11插入侧面插槽18的位置。

第二步将正面板9中的主板13、侧面板10固定于模型架1内，并在指定的侧面插槽18中插入侧面插板11。

第三步从下至上依次按分段将副板14通过连接固定机构4与模型架1连接并在模型架1的后端安装插板19，若此时模型架1后端插板19的高度满足实验时，可不安装插板19。

第四步往模型内装填矿石散体，到达既定高度时将放矿机构3中的垂直插片20、倾斜插片21以及放矿口22分别插入正面板9上所形成的垂直槽15、倾斜槽16和放矿口插槽17内，并通过连接固定机构4连接。

第五步重复上述第三步和第四步，直到到达整个阶段的高度。此时根据设计的覆盖层高度从模型顶部往模型内装填废石。

第六步实验总的次序为从上至下。首先根据设计的放矿顺序在指定位置处抽出放矿口22中的上部凹槽23并开始放矿，放矿截止后开始下一放矿口22放矿。当某一分段出矿完毕后，将该分段内的垂直插片20和倾斜插片21完全抽出，并将放矿口22中的下部凹槽24部分抽出，下部凹槽24的一端位于正面板9内。(该步骤完全由设计的出矿顺序决定，这里只给出按分段高度依次放矿，但放矿顺序不局限于此)。

第七步进行下一分段放矿，重复第六步直到完成所有放矿口22的放矿。

第八步放矿试验结束，拆卸连接固定机构4以及模型架1后端的插板19，清理模型并将模型恢复到初始状态。