[发明专利]一种尾矿的堆坝或溃坝相似模型实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾矿的堆坝或溃坝相似模型实验装置，属于矿山岩土工程技术领域。

背景技术

尾矿库是矿业工程中一个重要的构筑物，其尾矿坝的安全不仅关系到企业的生产和经济运营情况，还关系到下游人民群众的生命财产安全。在我国，随着经济的蓬勃发展，我国对矿产资源的需求激增，当今我国已成为一个矿业大国，12种大宗矿产每年尾矿排放量约3亿吨，但是由于我国尾矿库数量多、分布广，加之历史因素、管理与技术等方面的原因，使得我国成为尾矿坝事故高发的国家之一。据初步统计，从1960年开始，我国发生尾矿库事故约为100起，其中尾矿库溃坝事故为65起。特别是2008年山西襄汾新塔矿业公司“9·8”特别重大尾矿库溃坝事故，造成281人死亡，直接经济损失达9619.2万元。因此进行尾矿坝坝体稳定性分析，探索其稳定性影响因素，对尾矿库的安全运营有着重要的现实意义。

尾矿库的修筑方式分为三种，分别是山谷型、傍山型和平地型。其中山谷型尾矿坝修筑方式是我国目前常用的一种方式。它是在山区修建初期透水石坝，然后利用已排放的尾矿砂进行填筑。其坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易，管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容，库区纵深较长，尾矿水澄清距离及干滩长度易满足设计要求等特点被广大矿山企业所接受。

然而，由于影响尾矿坝稳定性的影响因素较多，且是由散体材料组成，所以仅仅靠室内的常规土工实验和现场实验无法深入研究其坝体的破坏模式及其滑坡和泥石流的启动触发机制。对于尾矿坝坝体稳定性分析，现阶段矿山岩土工程领域主要还是集中在现场勘探、数值模拟、室内堆坝实验等方面，但是由于现场勘探需要消耗众多的人力、物力、财力，所以是一种不经济的做法，数值模拟可以对模拟体进行理想化的分析，但需要设定相应的边界条件和数值，具有一定的局限性，因此，室内堆坝实验是一个可取的手段，室内堆坝实验可以根据现场实际条件模拟坝体出现失稳的状态，为实际构筑物进行稳定性分析提供可靠的数据支撑。

本发明设计了一种尾矿的堆坝或溃坝相似模型实验装置，可以在室内进行堆坝实验，并还原现场实际情况，控制降雨、风力、地震等不利因素，探索影响坝体失稳的内在规律。以全方位模拟尾矿坝的边坡失稳机理，研究其滑坡用泥石流触发机制。为矿山企业围护尾矿坝的安全提供必要的依据。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种尾矿的堆坝或溃坝相似模型实验装置。本装置可以在室内进行相关的模型堆坝实验，并且可以根据现场具体的自然环境对堆坝实验进行高度拟合的模拟。本发明通过以下技术方案实现。

一种尾矿的堆坝或溃坝相似模型实验装置，包括支撑装置、供水降雨回收装置、放矿装置、堆坝实验装置、通风装置和震动装置；所述支撑装置包括L型支撑护板1、水平支撑柱5、主支撑立柱7、副支撑杆10、副支撑杆固定墩12和固定横板25；所述供水降雨回收装置包括水流量监测仪2、压力抽水电机Ⅰ3、水压力监测仪4、主水管8、止水阀Ⅰ13、水箱Ⅰ15、副水管21、可拆卸通水软管22、升降杆23、降雨装置升降横梁24、降雨盒26、压力抽水电机Ⅱ35、水箱Ⅱ36和止水阀Ⅱ37；所述放矿装置包括放矿主管27、放矿装置连接口28、主放矿口29、副放矿口30、尾矿搅拌箱32、尾矿搅拌箱升降平台33、液压升降装置34、滑动轮71和内层升降柱72；所述堆坝实验装置包括摄像仪9、外接水源水管11、玻璃箱体16、水位刻度线17、透水底板18、孔隙水压测量仪20、浸润管39、风流分向片66包括出风口67、转动风叶68、转动电机69和压力监测仪40；所述通风装置包括通风管道14和离心式吸风机31、风力监测仪70；所述震动装置包括震动台19、电磁震动电机41、震动弹簧片42和电滚动滑轮43；

所述支撑装置中水平支撑柱5和主支撑立柱7构成立方形支撑架，水平支撑柱5形成的平面上设有固定横板25和与固定横板25连接的L型支撑护板1，主支撑立柱7通过副支撑杆固定墩12设有与固定横板25连接的副支撑杆10；