[发明专利]一种煤与稀有金属协调开采实验台及应用方法

说明书

本发明公开了一种煤与稀有金属协调开采实验台及应用方法。所述煤与稀有金属协调开采实验台，包括相似模拟系统、控制系统、信息采集系统，相似模拟系统设置有可移动有机玻璃板、抽注板、中部固定架、中部固定横梁、中部承载托板、底部固定竖梁、底部承载托板、模拟煤层、可伸缩弹簧、小挡板，控制系统设置有中央控制器、HDMI线、服务器、信号传输线、液压千斤顶、液泵、压力液存储罐、压力液输送管、抽液马达、注液马达、抽液管、注液管、压力表、阀门、注液存储箱、废液存储箱，信息采集系统设置有采集箱、压力传感器、数据传输线、高速相机。通过各系统之间相互配合，实现煤与稀有金属协调开采多物理场时空动态耦合效应的模拟。

技术领域

本发明涉及矿山领域，尤其涉及一种煤与稀有金属协调开采实验台。

背景技术

煤、稀有金属都是国家社会经济发展的重要资源，近年来，在内蒙古鄂尔多斯地区已探明的煤炭储量十分丰富，同时在其周边区域先后发现多个大规模稀有金属矿床，煤与稀有金属资源共生现象普遍存在，如何安全高效开发利用煤与稀有金属资源，对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。现有单一矿种开采具有扎实的科学研究基础、丰富的工程实践经验，针对煤与稀有金属叠置覆存状况，如何安全高效开采多种矿产资源，减小矿种开采过程中环境的负外部性，提升地下水文地质及地表生态保护力度，是当前煤与稀有金属协调开采的关键。实验设备是学校、科研院所、公司科研部门进行科研探索的基础工具，在科研领域扮演者重要角色，发挥着重要科研功能，尤其针对煤、稀有金属两种不同开采工艺的矿产资源开采研究。基于上述情况，亟需一种煤与稀有金属协调开采实验台，实现不同工程地质条件下煤、稀有金属资源协调开采模拟，达到研究煤与稀有金属协调开采多场时空动态耦合特征的目的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种煤与稀有金属协调开采实验台，相似模拟材料按相似比配置装填完毕后对信息采集系统进行设置，通过控制系统的中央控制器向液压千斤顶发送数据指令，液泵将压力液输送到液压千斤顶，实现可移动有机玻璃板小幅度位移加载，还原煤与稀有金属赋存三维空间应力场环境。煤与稀有金属协调开采过程中，压力传感器、高速相机将捕获的多物理场表征参量传输入服务器，由服务器进行数据处理。最终在三大系统高效配合下，实现不同工程地质条件下煤、稀有金属资源协调开采模拟，达到研究煤与稀有金属协调开采多场时空动态耦合特征的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤与稀有金属协调开采实验台，包括：

相似模拟系统，包括可移动有机玻璃板、抽注板、中部固定架、中部固定横梁、中部承载托板、底部固定竖梁、底部承载托板、模拟煤层、可伸缩弹簧、小挡板，所述中部固定架、中部固定横梁、底部固定竖梁通过螺丝与可移动有机玻璃板、中部承载托板、底部承载托板连接并固定，所述抽注板置于可移动有机玻璃板上部，所述模拟煤层位于相似模拟系统底部，所述可伸缩弹簧连接小挡板与可移动有机玻璃板；

控制系统，包括中央控制器、HDMI线、服务器、信号传输线、液压千斤顶、液泵、压力液存储罐、压力液输送管、抽液马达、注液马达、抽液管、注液管、压力表、阀门、注液存储箱、废液存储箱，所述液泵、注液马达、抽液马达置于压力液存储罐、注液存储箱、废液存储箱端部、所述压力表、阀门依次置于液泵、注液马达、抽液马达之后，所述压力液输送管连接压力液存储罐与液压千斤顶，所述抽液管连接废液存储箱与抽注板，所述注液管连接注液存储箱与抽注板，所述液压千斤顶置于可移动有机玻璃板与中部承载托板、底部承载托板之间，所述HDMI线连接中央控制器与服务器，所述信号传输线将服务器分别与液泵、抽液马达、注液马达连接；

信息采集系统，包括采集箱、压力传感器、数据传输线、高速相机，所述采集箱置于实验台外部，所述压力传感器铺设于模型中部，所述数据传输线将服务器分别与压力传感器、高速相机相连。

优选地，所述可移动有机玻璃板由可伸缩弹簧连接，内侧固定有小挡板，其顶部设置有抽注孔。

优选地，所述采集箱为三面箱体，且放置于实验台外部，并配备有高速相机。