[發明專利]一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺

在審

• 申請號: 201710710151.X
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107389901A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 王家臣;楊勝利;張亞寧;魏煒杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于礦山開采室內相似模擬實驗領域，具體涉及一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺，通過調節巖層溫度并進行開挖，模擬高寒地區低溫條件及深部高地熱條件下的礦山開采。

背景技術

我國高寒地區分布面積廣袤，其中蘊藏著豐富的礦產資源。但由于低溫這種特殊條件的存在，致使其巖土的力學性質發生了變化，給高寒地區礦山開采帶來了極大的困難。而相反，在深部開采條件下，隨著開采深度的增加，地溫升高，巖石的力學性質也會發生變化。因此，研究不同溫度條件下上覆巖層移動規律和礦壓顯現特征是高寒及深部地區礦山開采的核心。現有的對高寒及深部地區礦山開采上覆巖層移動規律和礦壓顯現特征的研究主要集中于理論分析和數值模擬，而鮮有的實驗室相似模擬實驗也無法做到對溫度的控制。基于上述情況，迫切需要一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺，通過調節巖層溫度并進行開挖，模擬高寒及深部地區不同溫度條件下的礦山開采，研究其上覆巖層移動規律和礦壓顯現特征，為現場實現安全高效開采提供指導。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺，該平臺在調節巖層溫度并對巖層進行相似模擬開挖的基礎上，研究礦體上覆巖層移動規律與礦山壓力顯現特征。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺，包括開采實驗平臺、蒸汽壓縮式溫控系統、升降裝置、真空隔熱套筒、室外機和手持式無線遙控器，其中，開采實驗平臺由金屬外框架與承載底梁組成，用于實現巖層的成型；蒸汽壓縮式溫控系統由壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器、四通閥和溫控器組成，用于實現巖層溫度的控制；升降裝置可控制真空隔熱套筒的升降；真空隔熱套筒可實現巖層保溫；室外機用于集成蒸汽壓縮式溫控系統的室外部分；手持式無線遙控器可集中實現溫度及升降的調節和顯示。

蒸汽壓縮式溫控系統分為室內部分和室外部分，室內部分(蒸發器和溫控器)集成于真空隔熱套筒中，實現高寒地區低溫條件下巖層的降溫及深部高地熱條件下巖層的升溫；室外部分(壓縮機、冷凝器、節流裝置和四通閥)集成于室外機中，實現制冷時散熱，制熱時排冷的功能。

開采實驗平臺兩側有兩條滑軌，升降裝置集成于真空隔熱套筒中，在其驅動下，真空隔熱套筒可沿開采實驗平臺兩側滑軌上下滑動，實現需調溫巖層范圍的控制。

真空隔熱套筒由真空絕熱板(VIP板)制成，具有導熱系數低、保溫層厚度薄、體積小、重量輕的優點。

手持式無線遙控器有顯示屏與控制按鈕，與升降裝置和溫控器無線連接，可集中實現溫度及升降的調節和顯示。

本發明的有益效果：

由于采用了上述技術方案，本發明可以通過調節巖層溫度并對巖層進行相似模擬開挖來研究高寒地區低溫條件及深部高地熱條件下礦山開采礦體上覆巖層移動規律與礦山壓力顯現特征。該實驗平臺易于操作、結構簡單，與現有技術相比，具有以下優點：

(1)本發明借助蒸汽壓縮式溫控系統和真空隔熱套筒，通過手持式無線遙控器調節溫度，實現控制巖層溫度的目的。

(2)本發明可通過升降裝置控制真空隔熱套筒及內部的蒸發器沿開采實驗平臺兩側導軌上下滑動，實現需調溫巖層范圍的控制。

(3)本發明構思巧妙，操作簡單，具有較好的應用前景。

附圖說明

當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，其中：

圖1是一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺正視圖。

圖2是一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺側視圖。

圖3是一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺室外機剖面圖。

圖4是一種可控制巖層溫度的礦山開采相似模擬實驗平臺真空隔熱套筒剖面圖。

附圖標記說明：1.開采實驗平臺 2.蒸汽壓縮式溫控系統 3.升降裝置4.真空隔熱套筒 5.室外機 6.手持式無線遙控器 7.金屬外框架 8.承載底梁 9壓縮機 10.冷凝器 11.節流裝置 12.蒸發器 13.四通閥14.溫控器

具體實施方式