[发明专利]一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台

说明书

技术领域

本发明属于矿山开采室内相似模拟实验领域，具体涉及一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台，通过调节岩层温度并进行开挖，模拟高寒地区低温条件及深部高地热条件下的矿山开采。

背景技术

我国高寒地区分布面积广袤，其中蕴藏着丰富的矿产资源。但由于低温这种特殊条件的存在，致使其岩土的力学性质发生了变化，给高寒地区矿山开采带来了极大的困难。而相反，在深部开采条件下，随着开采深度的增加，地温升高，岩石的力学性质也会发生变化。因此，研究不同温度条件下上覆岩层移动规律和矿压显现特征是高寒及深部地区矿山开采的核心。现有的对高寒及深部地区矿山开采上覆岩层移动规律和矿压显现特征的研究主要集中于理论分析和数值模拟，而鲜有的实验室相似模拟实验也无法做到对温度的控制。基于上述情况，迫切需要一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台，通过调节岩层温度并进行开挖，模拟高寒及深部地区不同温度条件下的矿山开采，研究其上覆岩层移动规律和矿压显现特征，为现场实现安全高效开采提供指导。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台，该平台在调节岩层温度并对岩层进行相似模拟开挖的基础上，研究矿体上覆岩层移动规律与矿山压力显现特征。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台，包括开采实验平台、蒸汽压缩式温控系统、升降装置、真空隔热套筒、室外机和手持式无线遥控器，其中，开采实验平台由金属外框架与承载底梁组成，用于实现岩层的成型；蒸汽压缩式温控系统由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、四通阀和温控器组成，用于实现岩层温度的控制；升降装置可控制真空隔热套筒的升降；真空隔热套筒可实现岩层保温；室外机用于集成蒸汽压缩式温控系统的室外部分；手持式无线遥控器可集中实现温度及升降的调节和显示。

蒸汽压缩式温控系统分为室内部分和室外部分，室内部分(蒸发器和温控器)集成于真空隔热套筒中，实现高寒地区低温条件下岩层的降温及深部高地热条件下岩层的升温；室外部分(压缩机、冷凝器、节流装置和四通阀)集成于室外机中，实现制冷时散热，制热时排冷的功能。

开采实验平台两侧有两条滑轨，升降装置集成于真空隔热套筒中，在其驱动下，真空隔热套筒可沿开采实验平台两侧滑轨上下滑动，实现需调温岩层范围的控制。

真空隔热套筒由真空绝热板(VIP板)制成，具有导热系数低、保温层厚度薄、体积小、重量轻的优点。

手持式无线遥控器有显示屏与控制按钮，与升降装置和温控器无线连接，可集中实现温度及升降的调节和显示。

本发明的有益效果：

由于采用了上述技术方案，本发明可以通过调节岩层温度并对岩层进行相似模拟开挖来研究高寒地区低温条件及深部高地热条件下矿山开采矿体上覆岩层移动规律与矿山压力显现特征。该实验平台易于操作、结构简单，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明借助蒸汽压缩式温控系统和真空隔热套筒，通过手持式无线遥控器调节温度，实现控制岩层温度的目的。

(2)本发明可通过升降装置控制真空隔热套筒及内部的蒸发器沿开采实验平台两侧导轨上下滑动，实现需调温岩层范围的控制。

(3)本发明构思巧妙，操作简单，具有较好的应用前景。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1是一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台正视图。

图2是一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台侧视图。

图3是一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台室外机剖面图。

图4是一种可控制岩层温度的矿山开采相似模拟实验平台真空隔热套筒剖面图。

附图标记说明：1.开采实验平台 2.蒸汽压缩式温控系统 3.升降装置4.真空隔热套筒 5.室外机 6.手持式无线遥控器 7.金属外框架 8.承载底梁 9压缩机 10.冷凝器 11.节流装置 12.蒸发器 13.四通阀14.温控器

具体实施方式