[發明專利]一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺及應用方法

在審

• 申請號: 201811402764.8
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109272848A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 何祥;袁亮;張通;趙毅鑫;龔浩然
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺及應用方法。所述煤與稀有金屬協調開采實驗臺，包括相似模擬系統、控制系統、信息采集系統，相似模擬系統設置有可移動有機玻璃板、抽注板、中部固定架、中部固定橫梁、中部承載托板、底部固定豎梁、底部承載托板、模擬煤層、可伸縮彈簧、小擋板，控制系統設置有中央控制器、HDMI線、服務器、信號傳輸線、液壓千斤頂、液泵、壓力液存儲罐、壓力液輸送管、抽液馬達、注液馬達、抽液管、注液管、壓力表、閥門、注液存儲箱、廢液存儲箱，信息采集系統設置有采集箱、壓力傳感器、數據傳輸線、高速相機。通過各系統之間相互配合，實現煤與稀有金屬協調開采多物理場時空動態耦合效應的模擬。

技術領域

本發明涉及礦山領域，尤其涉及一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺。

背景技術

煤、稀有金屬都是國家社會經濟發展的重要資源，近年來，在內蒙古鄂爾多斯地區已探明的煤炭儲量十分豐富，同時在其周邊區域先后發現多個大規模稀有金屬礦床，煤與稀有金屬資源共生現象普遍存在，如何安全高效開發利用煤與稀有金屬資源，對保障國家能源供應和國家戰略安全意義重大。現有單一礦種開采具有扎實的科學研究基礎、豐富的工程實踐經驗，針對煤與稀有金屬疊置覆存狀況，如何安全高效開采多種礦產資源，減小礦種開采過程中環境的負外部性，提升地下水文地質及地表生態保護力度，是當前煤與稀有金屬協調開采的關鍵。實驗設備是學校、科研院所、公司科研部門進行科研探索的基礎工具，在科研領域扮演者重要角色，發揮著重要科研功能，尤其針對煤、稀有金屬兩種不同開采工藝的礦產資源開采研究。基于上述情況，亟需一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺，實現不同工程地質條件下煤、稀有金屬資源協調開采模擬，達到研究煤與稀有金屬協調開采多場時空動態耦合特征的目的。

發明內容

本發明實施例的目的在于提出一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺，相似模擬材料按相似比配置裝填完畢后對信息采集系統進行設置，通過控制系統的中央控制器向液壓千斤頂發送數據指令，液泵將壓力液輸送到液壓千斤頂，實現可移動有機玻璃板小幅度位移加載，還原煤與稀有金屬賦存三維空間應力場環境。煤與稀有金屬協調開采過程中，壓力傳感器、高速相機將捕獲的多物理場表征參量傳輸入服務器，由服務器進行數據處理。最終在三大系統高效配合下，實現不同工程地質條件下煤、稀有金屬資源協調開采模擬，達到研究煤與稀有金屬協調開采多場時空動態耦合特征的目的。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種煤與稀有金屬協調開采實驗臺，包括：

相似模擬系統，包括可移動有機玻璃板、抽注板、中部固定架、中部固定橫梁、中部承載托板、底部固定豎梁、底部承載托板、模擬煤層、可伸縮彈簧、小擋板，所述中部固定架、中部固定橫梁、底部固定豎梁通過螺絲與可移動有機玻璃板、中部承載托板、底部承載托板連接并固定，所述抽注板置于可移動有機玻璃板上部，所述模擬煤層位于相似模擬系統底部，所述可伸縮彈簧連接小擋板與可移動有機玻璃板；

控制系統，包括中央控制器、HDMI線、服務器、信號傳輸線、液壓千斤頂、液泵、壓力液存儲罐、壓力液輸送管、抽液馬達、注液馬達、抽液管、注液管、壓力表、閥門、注液存儲箱、廢液存儲箱，所述液泵、注液馬達、抽液馬達置于壓力液存儲罐、注液存儲箱、廢液存儲箱端部、所述壓力表、閥門依次置于液泵、注液馬達、抽液馬達之后，所述壓力液輸送管連接壓力液存儲罐與液壓千斤頂，所述抽液管連接廢液存儲箱與抽注板，所述注液管連接注液存儲箱與抽注板，所述液壓千斤頂置于可移動有機玻璃板與中部承載托板、底部承載托板之間，所述HDMI線連接中央控制器與服務器，所述信號傳輸線將服務器分別與液泵、抽液馬達、注液馬達連接；

信息采集系統，包括采集箱、壓力傳感器、數據傳輸線、高速相機，所述采集箱置于實驗臺外部，所述壓力傳感器鋪設于模型中部，所述數據傳輸線將服務器分別與壓力傳感器、高速相機相連。

優選地，所述可移動有機玻璃板由可伸縮彈簧連接，內側固定有小擋板，其頂部設置有抽注孔。

優選地，所述采集箱為三面箱體，且放置于實驗臺外部，并配備有高速相機。