一種地下非煤礦山開拓系統(tǒng)物理仿真平臺的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及采礦工程，特別是一種地下非煤礦山開拓系統(tǒng)物理仿真平臺。
【背景技術】
[0002]為了開采地下礦床，需從地面掘進一系列巷道通達礦體，使之形成完整的提升、運輸、通風、排水和動力供應等系統(tǒng)，稱之為礦床開拓。
[0003]礦山開拓系統(tǒng)是一個空間的、立體的、動態(tài)運行的“宏觀、巨型”系統(tǒng)。即使在生產現(xiàn)場，人員也只能看到系統(tǒng)的局部，無法從整體上觀察與掌握系統(tǒng)的組成與運行。開拓系統(tǒng)在設計階段較難開展原型實驗，只能在建成試車后，進行局部調整。因此，當前開拓系統(tǒng)在設計、優(yōu)化、教學、培訓與展示方面均依賴于平面資料，如文字描述和平面圖紙。設計者與從業(yè)者需要借助一定的專業(yè)知識、抽象思維，才能建立虛擬的整體模型。開拓系統(tǒng)非常復雜，除了一些確定性數(shù)學問題之外，還有很多不確定的數(shù)學問題。虛擬仿真技術的出現(xiàn)，減少了對開拓系統(tǒng)抽象思維的難度，簡化開拓系統(tǒng)中的確定性問題，但對其中那些不確定性問題，如井底車場運輸能力以及井底車場與提升系統(tǒng)的相互匹配等，均很難模擬。
[0004]具體來說，當前開拓系統(tǒng)在設計、優(yōu)化、學習與交流過程中存在如下問題:
[0005]1、開拓系統(tǒng)演示和技術交流困難。
[0006]開拓系統(tǒng)屬于典型的空間立體工程，在進行開拓系統(tǒng)的設計、優(yōu)化、教學與方案交流過程中，常規(guī)的平面圖紙和文字描述、靜態(tài)的三維模型無法直觀、動態(tài)地展現(xiàn)提升系統(tǒng)的時空關系，很難生動地表達出各方案的特點及優(yōu)劣，影響開拓系統(tǒng)教學和技術交流效果。
[0007]2、井底車場和提升系統(tǒng)匹配設計困難。
[0008]目前，地下非煤礦山井底車場和提升系統(tǒng)的匹配都是依據(jù)工程類比法與經(jīng)驗公式來設計，很大程度上依賴設計者的主觀判斷。但是我國礦床賦存條件復雜多變，所以用這種方法很難準確地設計與礦山生產能力相適應的井底車場與提升系統(tǒng)，容易導致生產中運輸與提升不協(xié)調，影響礦山生產能力和經(jīng)濟效益。
【實用新型內容】:
[0009]針對上述存在的問題，本實用新型的目的是提供一種地下非煤礦山開拓系統(tǒng)物理仿真平臺，用其直觀、立體、動態(tài)地展示開拓系統(tǒng)的內部特性和運行過程，為礦山開拓系統(tǒng)的教學演示、技術交流及檢驗開拓系統(tǒng)設計的準確性創(chuàng)造有利條件。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的地下非煤礦山開拓系統(tǒng)物理仿真平臺，包括支架，支架上有四層支撐板，通過上面三層支撐板上的預留孔、在靠近支架的一端豎直安裝并列的主井和副井，斜向安裝斜井，在支架的另一端豎直安裝風井，風井與副井呈對角；
[0011]在中間三層支撐板上自上而下依次鋪設折返式井底車場、盡頭式井底車場和環(huán)形式井底車場，折返式井底車場、盡頭式井底車場和環(huán)形式井底車場分別由環(huán)形巷道和安裝在環(huán)行巷道中的機車軌道及電動機車組成，其中環(huán)形巷道與所述主井、副井、風井和斜井相互連通；
[0012]所述主井和副井分別由礦井模型(與實際礦井按一定比例縮小)和可調速提升裝置組成；其中副井模型包括圓形井筒，井筒內由隔板劃分成提升間、管纜間和梯子間；提升間中有由可調速提升裝置通過鋼絲繩牽引、沿罐道升降的罐籠；梯子間中設有通過梯子平臺上下接續(xù)的梯子；管纜間中有排水管和電纜管線；主井模型不設管纜間和梯子間，其余與副井模型相同；可調速提升裝置由安裝在支架最上層支撐板上的微型卷揚機和與主井和副井上端相對應的天輪構成，微型卷揚機的鋼絲繩分別繞過天輪與主井和副井中的罐籠相接;
[0013]所述折返式井底車場、盡頭式井底車場和環(huán)形式井底車場的環(huán)形巷道中分別設有由中央水泵房、水倉和水管組成的排水系統(tǒng)，礦坑水匯流至水倉，并導流至水泵房的吸水井中，由安裝在水泵房中的水泵水管和副井中的排水管排出地表；
[0014]為使罐籠能根據(jù)需要調節(jié)其大小尺寸，所述罐籠采取模塊式結構，其上下左右四個側面由四個外緣帶有凹槽的L形主塊、八個帶有可與所述凹槽對接的凸緣的L形副塊、四個長條塊和八個連接塊通過隼接方式構成。
[0015]本實用新型物理仿真平臺可展示礦山開拓系統(tǒng)的全部結構；用其模擬礦山開拓系統(tǒng)的運行過程，可為礦山開拓系統(tǒng)的教學和技術交流提供直觀、動態(tài)演示，有利于提高教學質量和技術交流效果；利用該物理仿真平臺還可檢驗系統(tǒng)設計各部分的兼容性和一致性，核算礦井提升能力和通風阻力設計的準確性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的立體示意圖；
[0017]圖2為圖1中副井的結構立體圖(局部剖視)；
[0018]圖3為圖2中罐籠的立體圖；
[0019]圖4為圖3罐籠的分解圖；
[0020]圖5為井底車場的示意圖(去掉部分巷道)，其中:
[0021]圖5(a)為盡頭式井底車場示意圖；
[0022]圖5(b)為折返式井底車場示意圖；
[0023]圖5 (C)為環(huán)形式井底車場示意圖；
[0024]圖6為井下排水系統(tǒng)結構示意圖。
[0025]圖中:I支架，2支撐板，3地表，4微型卷揚機，5鋼絲繩，6天輪，7主井，8副井，9斜井，10風井，11礦體，12折返式井底車場，13盡頭式井底車場，14環(huán)形式井底車場，15提升間，15-1井筒，15-2罐道梁，15-3罐道，15-4隔板，16管纜間，16-1排水管，16-2電纜管線，17梯子間，17-1梯子，17-2梯子平臺，18罐籠，18-1罐耳，18-2-L形主塊，18-3長條塊，18-4凹槽，18-5L形副塊，18-6連接塊，19機車軌道，20環(huán)形巷道，21中央水泵房，22水倉，23水管。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0027]如圖1所示，本實用新型地下非煤礦山開拓系統(tǒng)物理仿真平臺，用不銹鋼制成方形支架1，在支架底板的上部用厚度為3mm的擠塑板制成四層支撐板2，在上面三層支撐板上通過預留孔在右端部豎直安裝并列的主井7 (模型)和副井8 (模型)，主井和副井的側部安裝斜井9 (模型)，在左端部豎直安裝風井10 (模型)，風井與副井呈對角狀態(tài)。在最上層支撐板的上面用厚度為3mm的擠塑板鋪設成山丘狀，鋪上草氈，形成地表3 (模型)。在中間三層支撐板上自上而下依次鋪設折返式井底車場12 (模型)、盡頭式井底車場13 (模型)和環(huán)