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申请/专利权人：武汉科技大学

摘要：本发明公开了一种可调节矿体尺寸、倾角的端部放矿相似模拟试验装置及其使用方法，该试验装置包括斜杆、上横杆、下横杆、立杆、上短横杆、下短横杆、底板、底部横撑、侧面背板和正面背板；利用平行四边形的不稳定性，四根斜杆和两根上横杆、两根上短横杆可绕右侧斜杆底部螺孔进行旋转，下横杆上有角度刻度，在预定角度位置安装立杆，待斜杆、上横杆旋转达到立杆位置后，再与立杆连接进行固定。斜杆、上短横杆、下短横杆与对应上横杆、下横杆之间的连接位置均可自由调节，上横杆、上短横杆与立杆间的连接位置也可自由调节。本发明具有结构简单、成本低、安装简便、可调节矿体倾角和厚度的特点，适用于地下崩落法采矿的放矿相似模拟试验领域。

主权项：1.一种端部放矿相似模拟试验装置的使用方法，其特征在于，端部放矿相似模拟试验装置包括斜杆、上横杆、下横杆、立杆、短横杆、底板、底部横撑、侧面背板和正面背板；其中，斜杆共设四根且共同围成一个立体的平行四边形，将该立体平行四边形的其中一个平行四边形面定义为前方，另外一个平行四边形面定义为后方，则斜杆的上端与分别设于其前后位置的两根上横杆连接，下端与分别设于其前后位置的两根下横杆连接；下横杆分为左右两段，其左段长度与上横杆相同，其余部分为右段，四根斜杆的下端均与下横杆的左段连接；短横杆共设四根，分别为两根上短横杆和两根下短横杆，上横杆的左右两侧分别与两根上短横杆连接，下横杆的左侧及右段部分分别与两根下短横杆连接；斜杆、上短横杆、下短横杆与对应上横杆、下横杆之间的连接位置均可自由调节；立杆位于斜杆的右侧，且共设两根，立杆的上端与两根上横杆以及位于右侧的上短横杆通过螺栓连接，下端与两根下横杆以及位于下横杆右段部分的下短横杆通过螺栓连接；下横杆右段的其中一条边的中线上钻有螺栓滑槽，滑槽上标有不同角度对应的刻度位置，刻度位置是以右侧斜杆最下端螺孔为圆心，斜杆和上横杆绕右侧斜杆底部螺孔旋转到10°~90°情况下上横杆最右端螺孔在下横杆右段中线上的投影位置，沿下横杆右段另一条边中线上也钻有螺栓滑槽；下横杆上的两条螺栓滑槽分别对应滑动连接立杆的下端和处于右侧的下短横杆；立杆上部分的其中一条边的中线上也钻有螺栓滑槽，滑槽位置是以右侧斜杆最下端螺孔为圆心，斜杆和上横杆绕右侧斜杆底部螺孔分别旋转到10°和90°情况下上横杆最右端螺孔在立杆中线上的投影位置，滑槽的位置为两个投影螺孔之间的连线，沿立杆另一条边中线在竖直方向上也钻有螺栓滑槽，立杆上的两条螺栓滑槽分别对应滑动连接上横杆的右端和处于右侧的上短横杆；底板长度与短横杆长度相同，宽度依据所模拟的矿体厚度设置；在下横杆左段上放置数根与短横杆平行且边长相等的底部横撑，底板放置在底部横撑上；两块正面背板分别安装在试验装置的前面和后面，两块侧面背板分别安装在试验装置的左侧面和右侧面；正面背板和侧面背板均为透明板，其从试验装置上部塞入斜杆内侧，并与斜杆相连接；正面背板为平行四边形形状，宽度为左右两斜杆内侧的距离，高度为底板上表面至上横杆上侧的距离，倾斜角度与斜杆角度相同；侧面背板上布置有数列平行于斜杆的步距插槽，步距插槽的间距和空间位置根据不同的放矿相似模拟试验对应设计；位于前面的正面背板上布置有爆破边界插槽，爆破边界插槽与水平面存在夹角，爆破边界插槽的斜长和空间位置根据不同的放矿相似模拟试验对应设计，爆破边界插槽的下方布置有进路插槽，进路插槽的宽度、高度和空间位置根据不同的放矿相似模拟试验对应设计；若将爆破边界插槽和进路插槽视为一组插槽，则位于前面的正面背板上设有上下两组插槽；位于后面的正面背板为无爆破边界插槽和进路插槽的完整透明板；步距插槽内插有下分段步距隔板，爆破边界插槽内插有爆破边界隔板，进路插槽内插有进路隔板；下分段步距隔板为两块异形铁片，铁片形状根据不同的放矿相似模拟试验对应设计；下分段步距隔板位于试验装置内部的边界与上下分段的爆破边界隔板和进路隔板之间存在距离，位于试验装置外部的边界超出侧面背板外表面；爆破边界隔板和进路隔板的一端与位于后面的正面背板内侧平齐，另一端超出位于前面的正面背板外侧；爆破边界隔板宽度小于爆破边界插槽斜长；进路隔板由上下倒扣的两块凹形铁片组成；过渡分段步距隔板为平行于正面背板的异形铁片，铁片形状根据不同的放矿相似模拟试验对应设计，各过渡分段步距隔板上部边界为各对应放矿步距分界线与波浪形矿岩边界的交线；在过渡分段步距隔板的上部边界上还焊接有钢条拉杆，钢条拉杆的上端超出正面背板上端；一种端部放矿相似模拟试验装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一、试验装置的安装：根据设计的几何相似比，确定试验装置内部放矿部分的长度、宽度、高度和倾斜角度，首先在设定角度位置用螺栓连接下横杆、下短横杆、立杆，然后用螺栓连接下横杆、斜杆、上横杆、上短横杆，再旋转斜杆、上横杆至立杆位置，用螺栓连接上横杆与立杆、上短横杆与立杆后便可固定；然后安装底部横撑和底板，最后插入正面背板和侧面背板；步骤二、相似模型的构建：向试验装置内倒入相似模拟的散体矿石，当散体矿石上表面到达下分段的进路隔板、爆破边界隔板或下分段步距隔板的安装高度时，通过相应的进路插槽、爆破边界插槽或步距插槽预埋进路隔板、爆破边界隔板或下分段步距隔板，再继续倒入散体矿石；当散体矿石上表面到达上分段的进路隔板、爆破边界隔板时，首先预埋进路插槽、爆破边界插槽，再根据步距要求依次预埋不同高度的过渡分段步距隔板，保证过渡分段步距隔板的上端面与沿脉回采后留下的波浪形矿岩边界平齐，接着继续倒入散体矿石至波浪形矿岩边界，最后倒入散体废石至与侧面背板上断面平齐处；步骤三、放矿试验的开展：过渡分段回采时，首先从试验装置上方抽出后侧第一块过渡分段步距隔板，再向前分别拖出上分段的爆破边界隔板和进路隔板的上半部分，根据相似试验要求从进路隔板的前侧端部进行模拟出矿，记录出矿的矿石量和废石量，观测散体废石和散体矿石运动情况，直至达到模拟的截止放矿要求；一个步距出矿完成后，再依次重复进行下一个步距的放矿，直至分段内所有步距均已完成放矿；下分段回采时，首先分别从两块侧面背板抽出后侧第一块下分段步距隔板，再向前分别拖出下分段的爆破边界隔板和进路隔板的上半部分，根据相似试验要求从进路隔板的前侧端部进行模拟出矿，记录出矿的矿石量和废石量，观测散体废石和散体矿石运动情况，直至达到模拟的截止放矿要求；一个步距出矿完成后，再依次重复进行下一个步距的放矿，直至分段内所有步距均已完成放矿。

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