本發(fā)明涉及金屬礦山崩落法采礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

采用無(wú)底柱分段崩落法回采礦體時(shí)，在其上部一定要形成一定厚度的覆蓋巖層。一般來(lái)說(shuō)，覆蓋巖層的作用包括：1)利用覆蓋巖層形成擠壓爆破條件，同時(shí)覆蓋巖層的存在能夠阻止崩落下來(lái)的礦石進(jìn)入空區(qū)；2)利用覆蓋巖層形成安全緩沖墊層。將井下生產(chǎn)部位與地表隔離，防止地表圍巖崩塌和井下爆破分別對(duì)井下生產(chǎn)、地表造成安全威脅。

目前，崩落法被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)地下金屬礦山以及露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采鐵礦山。對(duì)于崩落法礦山來(lái)說(shuō)，當(dāng)水流進(jìn)入覆蓋層范圍時(shí)，覆蓋層中固體散體顆粒之間的空隙提供了水流空間，同時(shí)覆蓋層的流動(dòng)性又推動(dòng)了水流快速滲入井下，給井下的生產(chǎn)安全帶來(lái)較大危害。對(duì)于露天轉(zhuǎn)地下崩落法開(kāi)采礦山來(lái)說(shuō)，除了上述覆蓋層的滲水特性外，地表露天坑面積和深度較大，極易積水，若大量雨水經(jīng)過(guò)覆蓋巖層涌入井下，更加容易造成井下泥石流、淹井等安全事故。因此，覆蓋層滲水特性研究對(duì)井下開(kāi)采安全具有重要意義。

以往針對(duì)多種顆粒結(jié)構(gòu)及分布、不同覆蓋層厚度以及不同降水量等多因素影響下巖石覆蓋層滲水特性的研究較少，且用于滲水實(shí)驗(yàn)的裝置均采用固定式結(jié)構(gòu)，即針對(duì)某一特定礦山的礦體條件制作結(jié)構(gòu)和尺寸與之相對(duì)應(yīng)的固定裝置。采用上述實(shí)驗(yàn)裝置，雖然可以得到接近于礦山生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)效果，但是由于其僅針對(duì)某一特定礦體條件，如果實(shí)驗(yàn)參數(shù)發(fā)生改變，就需要制作新的模型才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了用同一套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行多種影響因素下的覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)中覆蓋層厚度與結(jié)構(gòu)可調(diào)、礦體傾角可調(diào)、頂部降水量可調(diào)，能夠方便地通過(guò)分析比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出覆蓋層滲水規(guī)律。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置，包括自上至下依次設(shè)置的降雨模擬裝置、礦體模擬裝置和水流收集裝置；所述礦體模擬裝置由露天坑模擬裝置和地下礦體模擬裝置組成，其中地下礦體模擬裝置中由活動(dòng)插板與側(cè)板共同組成覆蓋層箱體；活動(dòng)插板可更換，不同的活動(dòng)插板對(duì)應(yīng)插放在側(cè)板上開(kāi)設(shè)的不同角度的插槽中，能夠調(diào)節(jié)覆蓋層箱體的整體傾斜角度。

所述降雨模擬裝置由輸水管路、流量計(jì)、閥門(mén)、噴頭和上積水器組成；所述上積水器的底部與礦體模擬裝置中露天坑模擬裝置的頂部對(duì)接，上積水器由側(cè)圍板和底板組成，底板上均勻開(kāi)設(shè)漏水孔；在上積水器的橫截面范圍內(nèi)，多個(gè)噴頭均勻設(shè)置在其上方，每個(gè)噴頭分別與輸水管路相連，輸水管路上設(shè)有流量計(jì)和閥門(mén)。

所述地下礦體模擬裝置設(shè)于露天坑模擬裝置的下方，露天坑模擬裝置為倒置的四棱錐臺(tái)結(jié)構(gòu)；地下礦體模擬裝置由2個(gè)側(cè)板、2個(gè)活動(dòng)插板、頂部圍板、底部圍板和白鋼支撐底板組成；2個(gè)側(cè)板相對(duì)設(shè)置，其上一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置多條插槽，活動(dòng)插板的兩側(cè)分別插放在2個(gè)側(cè)板上對(duì)應(yīng)的插槽中，所構(gòu)成的傾斜通道即為覆蓋層箱體；覆蓋層箱體的頂部設(shè)頂部圍板，底部通過(guò)底部法蘭連接底部圍板，底部圍板由外層亞克力底板和內(nèi)層白鋼底板組成，頂部圍板和底部圍板上分別開(kāi)設(shè)與覆蓋層箱體上口、下口相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口；白鋼支撐底板上設(shè)有滑槽，底部圍板中的內(nèi)層白鋼底板能夠沿滑槽移動(dòng)并與不同斜度的覆蓋層箱體下口保持對(duì)接；底部圍板的開(kāi)口處設(shè)篩板。

所述頂部圍板與2個(gè)活動(dòng)插板之間分別設(shè)有角度調(diào)節(jié)器；底部圍板與2個(gè)活動(dòng)插板之間分別設(shè)有插板加強(qiáng)板。

所述2個(gè)活動(dòng)插板的其中一個(gè)沿高向分別設(shè)有巖石鋪設(shè)孔和巖石回收孔，巖石鋪設(shè)孔和巖石回收孔均通過(guò)帶橡膠圈的封蓋密封。

所述地下礦體模擬裝置的一個(gè)側(cè)板表面設(shè)透明刻度條。

所述水流收集裝置由下積水器、量筒和液位傳感器組成；下積水器固定在篩板的下方，能夠隨底部圍板移動(dòng)并與覆蓋層箱體的下口對(duì)接，下積水器的底板上均勻設(shè)有漏水孔；量筒置于下積水器下方，量筒為分格結(jié)構(gòu)，每格中分別設(shè)有液位傳感器，液位傳感器的信號(hào)輸出端與外部plc系統(tǒng)連接。

所述礦體模擬裝置和水流收集裝置的外側(cè)設(shè)支撐框架，支撐框架由立柱和橫梁組成；白鋼支撐底板的兩側(cè)分別固定在支撐框架兩側(cè)的橫梁上起主要支撐作用，輸水管道、上積水器、露天坑模擬裝置以及量筒通過(guò)支撐板或直接與支撐框架的立柱或橫梁固定連接。

所述降雨模擬裝置中的上積水器各組成板件接縫處、露天坑模擬裝置的各組成板件接縫處、地下礦體模擬裝置中的側(cè)板與頂部圍板及底部法蘭之間、水流收集裝置中下積水器的各組成板件接縫處均設(shè)防水密封膠。

采用所述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)的方法，包括如下步驟：

1)制作地下礦體模擬裝置時(shí)，根據(jù)礦山實(shí)際傾角，在2個(gè)側(cè)板上開(kāi)設(shè)傾斜度不同且一一對(duì)應(yīng)的插槽，并根據(jù)不同尺寸的插槽制作對(duì)應(yīng)的活動(dòng)插板；

2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定的礦山傾角選用對(duì)應(yīng)活動(dòng)插板，并將2個(gè)活動(dòng)插板的兩端分別插入2個(gè)側(cè)板上對(duì)應(yīng)的插槽中；調(diào)節(jié)活動(dòng)插板頂部外側(cè)的角度調(diào)節(jié)器，對(duì)活動(dòng)插板起定位支撐作用；推動(dòng)底部圍板中的內(nèi)層白鋼底板，使其在白鋼支撐底板的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)與其連接的下積水器移動(dòng)，使下積水器與覆蓋層箱體下口對(duì)齊，然后在活動(dòng)插板底部外側(cè)安裝插板加強(qiáng)板，使活動(dòng)插板牢固固定，并形成本次實(shí)驗(yàn)的覆蓋層箱體；

3)活動(dòng)插板安裝完成后，在活動(dòng)插板與露天坑模擬裝置及底部圍板的接縫處分別涂抹玻璃膠，使實(shí)驗(yàn)裝置具有密閉性，防止在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中向外部滲水；

4)實(shí)驗(yàn)裝置全部組裝完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定的覆蓋層厚度和巖石粒級(jí)組成，通過(guò)側(cè)板上的巖石鋪設(shè)孔向覆蓋層箱體中裝填覆蓋層巖石，并通過(guò)側(cè)板上的透明刻度條控制覆蓋層的高度；

5)覆蓋層裝填完成后，按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)降雨量調(diào)節(jié)流量計(jì)和閥門(mén)；啟動(dòng)降雨模擬裝置，通過(guò)噴頭持續(xù)向下方的上積水器中噴水，形成降雨，降雨經(jīng)覆蓋層滲透后通過(guò)下積水器底板的漏水孔進(jìn)入量筒中；

6)實(shí)驗(yàn)中自動(dòng)記錄滲水時(shí)間，通過(guò)量筒各格室中的液位傳感器記錄對(duì)應(yīng)時(shí)間的滲水量，以此計(jì)算出對(duì)應(yīng)覆蓋層不同位置滲水量隨時(shí)間的變化規(guī)律；

7)當(dāng)模擬不同降雨量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需根據(jù)新的降雨參數(shù)重新調(diào)節(jié)降雨模擬裝置，將上次實(shí)驗(yàn)的覆蓋層巖石從巖石回收孔中取出，更換新的自然濕度狀態(tài)下的覆蓋層巖石后即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)模擬不同地下礦體覆蓋層厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通過(guò)巖石回收孔將覆蓋層巖石取出，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要按粒級(jí)組成裝填新的自然狀態(tài)覆蓋層巖石，即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)模擬不同礦體傾角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通過(guò)巖石回收孔將覆蓋層巖石取出，然后取下插板加強(qiáng)板，將底部圍板中的內(nèi)層白鋼底板連同下積水器一起向外側(cè)移動(dòng)，抽出活動(dòng)插板，更換另一組不同角度的活動(dòng)插板，重復(fù)步驟2)-5)即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

不同降雨量、不同地下礦體覆蓋層厚度和結(jié)構(gòu)以及不同礦體傾角的模擬實(shí)驗(yàn)可以單獨(dú)或組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)分多組重復(fù)進(jìn)行，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄保存。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)實(shí)現(xiàn)了用同一套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行多種影響因素下的覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)中覆蓋層厚度與結(jié)構(gòu)可調(diào)、礦體傾角可調(diào)、頂部降水量可調(diào)，能夠方便地通過(guò)分析比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出覆蓋層滲水規(guī)律；

2)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作方便；

3)避免實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭貜?fù)制作，降低實(shí)驗(yàn)成本，節(jié)省人力物力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置的主視圖。

圖2是本發(fā)明所述一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明所述降雨模擬裝置中噴頭布置示意圖。

圖4是本發(fā)明所述側(cè)板上開(kāi)設(shè)不同角度插槽的示意圖。

圖5是本發(fā)明所述底部圍板沿白鋼支撐底板滑槽移動(dòng)的示意圖。

圖6是本發(fā)明所述量筒的結(jié)構(gòu)示意圖(以九格為例)。

圖中：1.降雨模擬裝置11.輸水管路12.流量計(jì)13.閥門(mén)14.噴頭15.上積水器2.露天坑模擬裝置3.地下礦體模擬裝置31.側(cè)板310.插槽311.透明刻度條32.活動(dòng)插板320.巖石鋪設(shè)孔321.巖石回收孔322.帶橡膠圈的封蓋33.頂部圍板34.底部圍板340.外層亞克力底板341.內(nèi)層白鋼底板35.白鋼支撐底板350.滑槽36.篩板37.角度調(diào)節(jié)器38.插板加強(qiáng)板39.底部法蘭4.水流收集裝置41.下積水器42.量筒43.液位傳感器5.支撐框架51.立柱52.橫梁

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置，包括自上至下依次設(shè)置的降雨模擬裝置1、礦體模擬裝置和水流收集裝置4；所述礦體模擬裝置由露天坑模擬裝置2和地下礦體模擬裝置3組成，其中地下礦體模擬裝置3中由活動(dòng)插板32與側(cè)板31共同組成覆蓋層箱體；活動(dòng)插板32可更換，不同的活動(dòng)插板32對(duì)應(yīng)插放在側(cè)板31上開(kāi)設(shè)的不同角度的插槽310(如圖4所示)中，能夠調(diào)節(jié)覆蓋層箱體的整體傾斜角度。

所述降雨模擬裝置1由輸水管路11、流量計(jì)12、閥門(mén)13、噴頭14和上積水器15組成；所述上積水器15的底部與礦體模擬裝置中露天坑模擬裝置2的頂部對(duì)接，上積水器15由側(cè)圍板和底板組成，底板上均勻開(kāi)設(shè)漏水孔；在上積水器15的橫截面范圍內(nèi)，多個(gè)噴頭14均勻設(shè)置在其上方(如圖3所示)，每個(gè)噴頭14分別與輸水管路11相連，輸水管路11上設(shè)有流量計(jì)12和閥門(mén)13。

所述地下礦體模擬裝置3設(shè)于露天坑模擬裝置2的下方，露天坑模擬裝置2為倒置的四棱錐臺(tái)結(jié)構(gòu)；地下礦體模擬裝置3由2個(gè)側(cè)板31、2個(gè)活動(dòng)插板32、頂部圍板33、底部圍板34和白鋼支撐底板35組成；2個(gè)側(cè)板31相對(duì)設(shè)置，其上一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置多條插槽310，活動(dòng)插板32的兩側(cè)分別插放在2個(gè)側(cè)板31上對(duì)應(yīng)的插槽310中，所構(gòu)成的傾斜通道即為覆蓋層箱體；覆蓋層箱體的頂部設(shè)頂部圍板33，底部通過(guò)底部法蘭39連接底部圍板34，底部圍板34由外層亞克力底板340和內(nèi)層白鋼底板341組成，頂部圍板33和底部圍板34上分別開(kāi)設(shè)與覆蓋層箱體上口、下口相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口；如圖5所示，白鋼支撐底板35上設(shè)有滑槽350，底部圍板34中的內(nèi)層白鋼底板341能夠沿滑槽350移動(dòng)并與不同斜度的覆蓋層箱體下口保持對(duì)接；底部圍板34的開(kāi)口處設(shè)篩板36。

所述頂部圍板33與2個(gè)活動(dòng)插板32之間分別設(shè)有角度調(diào)節(jié)器37；底部圍板34與2個(gè)活動(dòng)插板32之間分別設(shè)有插板加強(qiáng)板38。

所述2個(gè)活動(dòng)插板32的其中一個(gè)沿高向分別設(shè)有巖石鋪設(shè)孔320和巖石回收孔321，巖石鋪設(shè)孔320和巖石回收孔321均通過(guò)帶橡膠圈的封蓋322密封。

所述地下礦體模擬裝置3的一個(gè)側(cè)板31表面設(shè)透明刻度條311。

所述水流收集裝置4由下積水器41、量筒42和液位傳感器43組成；下積水器41固定在篩板36的下方，能夠隨底部圍板34移動(dòng)并與覆蓋層箱體的下口對(duì)接，下積水器41的底板上均勻設(shè)有漏水孔；量筒42置于下積水器41下方，量筒41為分格結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，每格中分別設(shè)有液位傳感器43，液位傳感器43的信號(hào)輸出端與外部plc系統(tǒng)連接。

所述礦體模擬裝置和水流收集裝置4的外側(cè)設(shè)支撐框架5，支撐框架5由立柱51和橫梁52組成；白鋼支撐底板35的兩側(cè)分別固定在支撐框架5兩側(cè)的橫梁52上起主要支撐作用，輸水管道11、上積水器15、露天坑模擬裝置2以及量筒42通過(guò)支撐板或直接與支撐框架5的立柱51或橫梁52固定連接。

所述降雨模擬裝置1中的上積水器11各組成板件接縫處、露天坑模擬裝置2的各組成板件接縫處、地下礦體模擬裝置3中的側(cè)板31與頂部圍板33及底部法蘭39之間、水流收集裝置4中下積水器41的各組成板件接縫處均設(shè)防水密封膠。

采用所述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)的方法，包括如下步驟：

1)制作地下礦體模擬裝置3時(shí)，根據(jù)礦山實(shí)際傾角，在2個(gè)側(cè)板31上開(kāi)設(shè)傾斜度不同且一一對(duì)應(yīng)的插槽310，并根據(jù)不同尺寸的插槽310制作對(duì)應(yīng)的活動(dòng)插板32；

2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定的礦山傾角選用對(duì)應(yīng)活動(dòng)插板32，并將2個(gè)活動(dòng)插板32的兩端分別插入2個(gè)側(cè)板31上對(duì)應(yīng)的插槽310中；調(diào)節(jié)活動(dòng)插板32頂部外側(cè)的角度調(diào)節(jié)器37，對(duì)活動(dòng)插板32起定位支撐作用；推動(dòng)底部圍板34中的內(nèi)層白鋼底板341，使其在白鋼支撐底板35的滑槽350內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)與其連接的下積水器41移動(dòng)，使下積水器41與覆蓋層箱體下口對(duì)齊，然后在活動(dòng)插板32底部外側(cè)安裝插板加強(qiáng)板38，使活動(dòng)插板32牢固固定，并形成本次實(shí)驗(yàn)的覆蓋層箱體；

3)活動(dòng)插板32安裝完成后，在活動(dòng)插板32與露天坑模擬裝置2及底部圍板34的接縫處分別涂抹玻璃膠，使實(shí)驗(yàn)裝置具有密閉性，防止在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中向外部滲水；

4)實(shí)驗(yàn)裝置全部組裝完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定的覆蓋層厚度和巖石粒級(jí)組成，通過(guò)側(cè)板31上的巖石鋪設(shè)孔320向覆蓋層箱體中裝填覆蓋層巖石，并通過(guò)側(cè)板31上的透明刻度條311控制覆蓋層的高度；

5)覆蓋層裝填完成后，按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)降雨量調(diào)節(jié)流量計(jì)12和閥門(mén)13；啟動(dòng)降雨模擬裝置，通過(guò)噴頭14持續(xù)向下方的上積水器15中噴水，形成降雨，降雨經(jīng)覆蓋層滲透后通過(guò)下積水器41底板的漏水孔進(jìn)入量筒42中；

6)實(shí)驗(yàn)中自動(dòng)記錄滲水時(shí)間，通過(guò)量筒42各格室中的液位傳感器43記錄對(duì)應(yīng)時(shí)間的滲水量，以此計(jì)算出對(duì)應(yīng)覆蓋層不同位置滲水量隨時(shí)間的變化規(guī)律；

7)當(dāng)模擬不同降雨量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需根據(jù)新的降雨參數(shù)重新調(diào)節(jié)降雨模擬裝置1，將上次實(shí)驗(yàn)的覆蓋層巖石從巖石回收孔321中取出，更換新的自然濕度狀態(tài)下的覆蓋層巖石后即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)模擬不同地下礦體覆蓋層厚度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通過(guò)巖石回收孔321將覆蓋層巖石取出，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要按粒級(jí)組成裝填新的自然狀態(tài)覆蓋層巖石，即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

當(dāng)模擬不同礦體傾角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通過(guò)巖石回收孔321將覆蓋層巖石取出，然后取下插板加強(qiáng)板38，將底部圍板34中的內(nèi)層白鋼底板341連同下積水器41一起向外側(cè)移動(dòng)，抽出活動(dòng)插板32，更換另一組不同角度的活動(dòng)插板32，重復(fù)步驟2)-5)即可開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)；

不同降雨量、不同地下礦體覆蓋層厚度和結(jié)構(gòu)以及不同礦體傾角的模擬實(shí)驗(yàn)可以單獨(dú)或組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)分多組重復(fù)進(jìn)行，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄保存。

以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例中所用方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。

【實(shí)施例】

本實(shí)施例采用一種崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行崩落法覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)裝置由降雨模擬裝置1、礦體模擬裝置和水流收集裝置組成；其中室內(nèi)降雨模擬裝置1用于為實(shí)驗(yàn)提供所需的降雨量，礦體模擬裝置用于模擬露天坑與地下礦體的實(shí)際狀態(tài)、不同礦體傾角條件下覆蓋層的厚度、覆蓋層顆粒結(jié)構(gòu)及其分布，水流收集裝置用于收集降雨經(jīng)過(guò)覆蓋層后的滲水量及滲水時(shí)間。

本實(shí)施例中，降雨模擬裝置1主要由輸水管路11、流量計(jì)12、閥門(mén)13、噴頭14、上積水器15組成，為實(shí)驗(yàn)提供所需降雨。實(shí)驗(yàn)用水為自來(lái)水，水流經(jīng)輸水管路11進(jìn)入降雨模擬裝置1，在輸水管路11的轉(zhuǎn)彎及分支處，分別采用相同內(nèi)徑的彎頭和三通連接。噴頭14并排布置兩排，每排3個(gè)共6個(gè)噴頭14，確保降雨面均勻覆蓋整個(gè)上積水器15；如圖3所示，位于中間位置的噴頭14利用四通與輸水管路11相連，左右兩側(cè)的噴頭14分別利用彎頭與輸水管路分支連接，安裝時(shí)保持輸水管路11及其分支在同一水平面內(nèi)，以保證水流量平均分配。

流量計(jì)12和閥門(mén)13安設(shè)在輸水管路11上，用于計(jì)量和控制水量。上積水器15布置在噴頭14下方，底部與露天坑模擬裝置2對(duì)接，上積水器15底板均勻布置圓形漏水孔，使水量均勻的流入露天坑模擬裝置2中，此外，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)及時(shí)檢查、清理圓形漏水孔，以免發(fā)生堵塞。

礦體模擬裝置設(shè)在降雨模擬裝置1下方，其中露天坑模擬裝置2與降雨模擬裝置1上、下對(duì)應(yīng)地固定于支撐框架5的頂部橫梁上，礦體模擬裝置的作用是模擬露天坑與地下礦體的實(shí)際狀態(tài)、實(shí)際礦體條件下覆蓋層的厚度、覆蓋層顆粒結(jié)構(gòu)及其分布。

露天坑模擬裝置2與地下礦體模擬裝置3通過(guò)螺栓連接，并粘結(jié)為一體，這樣既能保證裝置的穩(wěn)固性，又能增強(qiáng)裝置的密閉性，防止漏水。支撐框架5由兩個(gè)前立柱、兩個(gè)后立柱、側(cè)面橫梁及正面橫梁組成。露天坑模擬裝置2由圍板和底板焊接為倒置的四棱錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。

地下礦體模擬裝置3由2個(gè)側(cè)板31、2個(gè)活動(dòng)插板32、頂部圍板33、底部法蘭39、底部圍板34、白鋼支撐底板35和插板加強(qiáng)板38組成，底部圍板34由外層亞克力底板340和內(nèi)層白鋼底板341組成。側(cè)板31與頂部圍板33、底部法蘭39粘結(jié)為一體，并通過(guò)螺栓將底部法蘭39固定在外層亞克力底板340上。

側(cè)板31上設(shè)有多條插槽310，作用是與活動(dòng)插板32配合實(shí)現(xiàn)模擬不同崩落法礦山實(shí)際礦體傾角條件下的覆蓋層滲水實(shí)驗(yàn)。如圖4所示，插槽310的角度分別為60°、65°、70°和75°，兩側(cè)插槽310為一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即2個(gè)活動(dòng)插板32平行安裝；為保證活動(dòng)插板32的固定牢固，在活動(dòng)插板32與頂部圍板33連接處的外側(cè)分別布置一個(gè)角度調(diào)節(jié)器37；在活動(dòng)插板32與底部圍板34連接處的外側(cè)分別布置一個(gè)插板加強(qiáng)板38，插板加強(qiáng)板38通過(guò)螺栓固定于白鋼支撐底板35上。

一面?zhèn)劝?1上設(shè)置透明刻度條311，以便確定覆蓋層的裝填厚度。白鋼支撐底板35的兩側(cè)通過(guò)螺栓連接方式分別固定于支撐框架5的兩側(cè)橫梁52上，用于對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置起主支撐作用。在內(nèi)層白鋼底板341開(kāi)口處安裝一篩網(wǎng)，防止覆蓋層巖石掉落到下部的水流收集裝置4中，其網(wǎng)孔的直徑應(yīng)小于覆蓋層中最小粒級(jí)石塊的直徑。

其中一側(cè)活動(dòng)插板32的上、下方各設(shè)一圓孔，分別為巖石鋪設(shè)孔320和巖石回收孔321，其作用是便于覆蓋巖層的鋪設(shè)和回收，2個(gè)圓孔分別用帶橡膠圈的封蓋322加以密封，以避免漏水。上部巖石鋪設(shè)孔320用于向覆蓋層箱體中裝填巖石，布置覆蓋層結(jié)構(gòu)，當(dāng)一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取下巖石回收孔321對(duì)應(yīng)的橡膠圈的封蓋322，大部分巖石通過(guò)巖石回收孔321自然流出，殘留的巖石孔通過(guò)人工掏出。

水流收集裝置4由下積水器41、量筒42、液位傳感器43組成，用于收集降雨經(jīng)過(guò)覆蓋層后的滲水，圖6中，量筒42分為9個(gè)大小相同的格室，每個(gè)格室內(nèi)均設(shè)有液位傳感器43，能夠測(cè)量對(duì)應(yīng)覆蓋層各位置形成的滲水量，并記錄對(duì)應(yīng)滲水時(shí)間。

下積水器41通過(guò)螺栓固定在底部圍板開(kāi)口(篩網(wǎng))的下方，通過(guò)底部圍板中的內(nèi)層白鋼底板341帶動(dòng)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)與覆蓋層箱體下口對(duì)齊。下積水器底板均勻設(shè)置圓形漏水孔，降雨經(jīng)覆蓋層滲透后通過(guò)漏水孔進(jìn)入量筒42中。量筒42的作用是收集滲水，隨著水的不斷涌入，量筒42中的水位逐漸升高，量筒42內(nèi)的液位傳感器43與plc系統(tǒng)相連，能夠顯示水位的瞬時(shí)變化，并以此計(jì)算出各位置滲水量隨時(shí)間的變化規(guī)律。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。