[实用新型]一种地下非煤矿山开拓系统物理仿真平台

说明书

技术领域：

本发明涉及采矿工程，特别是一种地下非煤矿山开拓系统物理仿真平台。

背景技术

为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道通达矿体，使之形成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应等系统，称之为矿床开拓。

矿山开拓系统是一个空间的、立体的、动态运行的“宏观、巨型”系统。即使在生产现场，人员也只能看到系统的局部，无法从整体上观察与掌握系统的组成与运行。开拓系统在设计阶段较难开展原型实验，只能在建成试车后，进行局部调整。因此，当前开拓系统在设计、优化、教学、培训与展示方面均依赖于平面资料，如文字描述和平面图纸。设计者与从业者需要借助一定的专业知识、抽象思维，才能建立虚拟的整体模型。开拓系统非常复杂，除了一些确定性数学问题之外，还有很多不确定的数学问题。虚拟仿真技术的出现，减少了对开拓系统抽象思维的难度，简化开拓系统中的确定性问题，但对其中那些不确定性问题，如井底车场运输能力以及井底车场与提升系统的相互匹配等，均很难模拟。

具体来说，当前开拓系统在设计、优化、学习与交流过程中存在如下问题：

1、开拓系统演示和技术交流困难。

开拓系统属于典型的空间立体工程，在进行开拓系统的设计、优化、教学与方案交流过程中，常规的平面图纸和文字描述、静态的三维模型无法直观、动态地展现提升系统的时空关系，很难生动地表达出各方案的特点及优劣，影响开拓系统教学和技术交流效果。

2、井底车场和提升系统匹配设计困难。

目前，地下非煤矿山井底车场和提升系统的匹配都是依据工程类比法与经验公式来设计，很大程度上依赖设计者的主观判断。但是我国矿床赋存条件复杂多变，所以用这种方法很难准确地设计与矿山生产能力相适应的井底车场与提升系统，容易导致生产中运输与提升不协调，影响矿山生产能力和经济效益。

实用新型内容：

针对上述存在的问题，本实用新型的目的是提供一种地下非煤矿山开拓系统物理仿真平台，用其直观、立体、动态地展示开拓系统的内部特性和运行过程，为矿山开拓系统的教学演示、技术交流及检验开拓系统设计的准确性创造有利条件。

为实现上述目的，本实用新型提供的地下非煤矿山开拓系统物理仿真平台，包括支架，支架上有四层支撑板，通过上面三层支撑板上的预留孔、在靠近支架的一端竖直安装并列的主井和副井，斜向安装斜井，在支架的另一端竖直安装风井，风井与副井呈对角；

在中间三层支撑板上自上而下依次铺设折返式井底车场、尽头式井底车场和环形式井底车场，折返式井底车场、尽头式井底车场和环形式井底车场分别由环形巷道和安装在环行巷道中的机车轨道及电动机车组成，其中环形巷道与所述主井、副井、风井和斜井相互连通；

所述主井和副井分别由矿井模型(与实际矿井按一定比例缩小)和可调速提升装置组成；其中副井模型包括圆形井筒，井筒内由隔板划分成提升间、管缆间和梯子间；提升间中有由可调速提升装置通过钢丝绳牵引、沿罐道升降的罐笼；梯子间中设有通过梯子平台上下接续的梯子；管缆间中有排水管和电缆管线；主井模型不设管缆间和梯子间，其余与副井模型相同；可调速提升装置由安装在支架最上层支撑板上的微型卷扬机和与主井和副井上端相对应的天轮构成，微型卷扬机的钢丝绳分别绕过天轮与主井和副井中的罐笼相接；

所述折返式井底车场、尽头式井底车场和环形式井底车场的环形巷道中分别设有由中央水泵房、水仓和水管组成的排水系统，矿坑水汇流至水仓，并导流至水泵房的吸水井中，由安装在水泵房中的水泵水管和副井中的排水管排出地表；

为使罐笼能根据需要调节其大小尺寸，所述罐笼采取模块式结构，其上下左右四个侧面由四个外缘带有凹槽的L形主块、八个带有可与所述凹槽对接的凸缘的L形副块、四个长条块和八个连接块通过隼接方式构成。

本实用新型物理仿真平台可展示矿山开拓系统的全部结构；用其模拟矿山开拓系统的运行过程，可为矿山开拓系统的教学和技术交流提供直观、动态演示，有利于提高教学质量和技术交流效果；利用该物理仿真平台还可检验系统设计各部分的兼容性和一致性，核算矿井提升能力和通风阻力设计的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为图1中副井的结构立体图(局部剖视)；

图3为图2中罐笼的立体图；

图4为图3罐笼的分解图；

图5为井底车场的示意图(去掉部分巷道)，其中：

图5(a)为尽头式井底车场示意图；

图5(b)为折返式井底车场示意图；