一種巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法
2023-05-23 03:10:56 2
一種巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法
【專利摘要】一種巖溶區尾礦庫底泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法，將水上測定裝置水平安裝於勻速行駛的探測船上，通過牽引繩連接水下懸浮體，並帶動其進行勻速運動，水下懸浮體通過可選配填充內膽保持在水下懸浮；當水下懸浮體行至由深層洩漏點產生的漩渦顯著影響區範圍時，由於該區域範圍內流速場發生明顯改變致使水下懸浮體運動狀態發生改變，並通過牽引繩拉力大小及方向的變化反映至水上測定裝置中。通過不斷修正和調整船體及水下懸浮體的方位，最終確定洩漏點的位置。本發明能夠有效探測洩漏點，縮短洩漏點查找時間，便於儘快封堵洩漏點，進而降低由於尾礦泥漿洩漏造成的影響。
【專利說明】一種巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及礦業工程及環境保護工程【技術領域】，具體是一種巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法。
【背景技術】
[0002]尾礦庫是指築壩攔截谷口或圍地構成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別後排出尾礦或其它工業廢渣的場所，是礦山生產必不可少的組成部分，同時也是重大的危險源。我國大量尾礦庫，如廣西幾個大型尾礦庫庫址位於巖溶區。由於其特殊的地質條件，下部巖溶塌陷現象時有發生，造成尾礦泥漿沿著巖溶洩漏點向地下大量洩漏。由於尾礦泥漿中含有各種汙染因子，一旦其進入地下將會對地下水等地下環境造成巨大的影響，並通過地下水貫通渠道經井口向下遊村落排出尾礦泥漿。
[0003]尾礦庫發生深層洩漏時，由於其洩漏量相對尾礦庫存儲量較小且洩漏點距離庫面距離較大，不易被探明發現具體位置。傳統的方法只針對探測淺層洩漏點有較好的效果，對探明尾礦庫深層洩漏點收效甚微，目前還沒有涉及巖溶區尾礦庫深層洩漏點探測技術的研究成果。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測方法及裝置，可有效縮短深層洩漏點查找時間，及時確定洩漏點具體位置，以便及時進行防洩漏補救措施，進而最大程度降低由於洩漏造成的汙染。同時，該方法及裝置也具有良好的可操作性。
[0005]本發明的技術方案是:一種巖溶區尾礦庫底泥漿深層洩漏點探測裝置，包括水上測定裝置、水下懸浮裝置以及牽引繩，水上測定裝置通過牽引繩與水下懸浮裝置連接，所述水上測定裝置包括牽引繩、牽引繩拉力大小測定裝置、拉力大小顯示錶盤、滑輪、牽引繩滑動斜槽以及方向測定裝置，牽引繩一端繞過滑輪與牽引繩拉力大小測定裝置連接，牽引繩拉力大小測定裝置與拉力大小顯示錶盤連接，牽引繩另一端通過牽引繩滑動斜槽、方向測定裝置與水下懸浮裝置連接，水下懸浮裝置內設有可選配填充內膽，整個水上測定裝置與支架固定連接。
[0006]所述的方向測定裝置由重力錘連杆、重力錘、重力錘滑動斜槽、刻度錶盤、錶盤傾斜度調整裝置組成，重力錘通過重力錘連杆豎直連接在方向測定裝置上，方向測定裝置中部設有重力錘滑動斜槽，使重力錘始終保持在重力錘滑動槽內滑動，重力錘滑動槽下部設有刻度錶盤，重力錘在重力錘滑動槽內滑動時指向刻度錶盤與牽引繩指向刻度錶盤刻度之差即為牽引繩傾斜角度，錶盤傾斜調整裝置安裝在方向測定裝置上部，根據牽引繩的傾斜角度對刻度錶盤進行角度調整。
[0007]所述的方向測定裝置通過設置重力錘為判定牽引繩方向提供參考依據，當牽引繩發生左右擺動時，其擺動方向的大小可根據重力錘和牽引繩的相對位置由錶盤刻度讀出；同時，設置的錶盤傾斜調整裝置可根據牽引繩的傾斜角度對刻度錶盤進行角度調整，確保讀數的精度。
[0008]所述水下懸浮裝置的外形為貝殼狀流線型設計，具有牽引方向前進阻力小、其運動易受其它方向流速影響的特點，確保當其行經洩漏點漩渦顯著影響區範圍會產生顯著軌跡改變；同時，可根據泥漿稠度情況的不同進行內膽填充，對其進行不同重量設置，進而確保在設定深度進行勻速運動。
[0009]所述的牽引繩滑動斜槽為弧形喇叭狀。採用這種設計可確保牽引繩在較大範圍內自由近乎無摩擦擺動，同時也保證牽引繩在左右擺動時，非擺動端能和可調傾斜方向測定裝置的重錘懸掛點重合，進而確保由錶盤刻度讀出的牽引繩擺動方向值的準確性。
[0010]所述的牽引繩拉力大小測定裝置為數顯拉力計或指針拉力機。
[0011]所述的支架為不鏽鋼製造。
[0012]所述的牽引繩為輕質鋼絲繩，可根據以下特點選用:強度高、韌性好、較為柔軟。
[0013]所述的支架要能夠滿足可調傾斜方向測定裝置、拉力大小測定裝置、牽引繩滑動斜槽安放及便於查找洩漏點相關操作，其材質為不鏽鋼，具有較大剛度。
[0014]一種適用於所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的探測方法，包括如下步驟:將水上測定裝置水平固定於勻速行駛的探測船上，通過牽引繩連接水下懸浮裝置在水下設定的深度勻速運動，水下懸浮裝置通過可選配填充內膽保持在水下懸浮；當水下懸浮裝置行至洩漏點漩渦顯著影響區範圍時，由於該影響範圍內流速場的改變迫使水下懸浮裝置的運動狀態發生改變，進而引起牽引繩大小及方向發生改變；通過水上測定裝置顯示相關實時數據，結合巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則不斷調整探測船行駛方向，進而牽引水下懸浮裝置不斷向洩漏點中心靠近，最終確定深層洩漏點具體位置，
[0015]所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則為:
[0016]①當水下懸浮裝置遠離洩漏點漩渦影響範圍時，由於其運動形式為勻速直線運動，且水下條件具有相當大的離散性，水上測定裝置測得牽引繩的大小和方向基本保持不變或在某一特定值及特定方向周圍浮動，此時可判定水下懸浮裝置遠離洩漏點漩渦影響範圍，此時，可繼續按既定搜索線路查找洩漏點；
[0017]②當水下懸浮裝置在洩漏點漩渦影響範圍時，由於流速場發生了較大改變，產生向漩渦中心的流速矢量，水下懸浮裝置由於其特殊的形狀其運動軌跡將發生改變，同時由於周圍流體的作用，牽引繩的拉力將穩定變大，牽引繩將向同一方向穩定擺動，此時，若將牽引繩拉向其相反方向後，牽引繩仍向原方向穩定變化，則此時可判定水下懸浮裝置行經洩漏點漩渦影響範圍，可根據牽引繩的大小和方向變化不斷改變探測船行駛方向，進而不斷接近洩漏點，最終確定洩漏點具體位置。
[0018]本發明的突出技術效果在於:
[0019]採用本發明能夠解決巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點難以探測的技術難題，具有可操作性強、裝置簡單的特點，從而快速探明深層洩漏點的確切位置，及時採取有效補救措施，最大程度減輕由於尾礦泥漿洩露造成的環境汙染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的水上測定裝置結構示意圖。[0021]圖2為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的水上測定裝置立面示意圖。
[0022]圖3為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的方向測定裝置平面結構示意圖。
[0023]圖4為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的牽引繩滑動斜槽的結構不意圖；
[0024]圖5為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的水下懸浮裝置的結構示意圖。
[0025]圖6為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置及探測方法作用立面工作示意圖。
[0026]圖7為本發明所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的布置和探測方法平面工作示意圖。
[0027]圖中標記為:支架1、牽引繩拉力大小測定裝置2、拉力大小顯示錶盤3、滑輪4、牽引繩滑動斜槽5、方向測定裝置6、牽引繩7、重力錘連杆8、重力錘9、重力錘滑動斜槽10、刻度錶盤11、錶盤傾斜度調整裝置12、水下懸浮裝置13、可選配填充內膽14。
【具體實施方式】
[0028]以下通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。
[0029]本發明所述的巖溶區尾礦庫底泥漿深層洩漏點探測裝置，包括水上測定裝置、水下懸浮裝置13以及牽引繩7，水上測定裝置通過牽引繩7與水下懸浮裝置13連接，所述水上測定裝置包括牽引繩7、牽引繩拉力大小測定裝置2、拉力大小顯示錶盤3、滑輪4、牽引繩滑動斜槽5以及方向測定裝置6。牽引繩7 —端繞過滑輪4與牽引繩拉力大小測定裝置2連接，牽引繩拉力大小測定裝置2與拉力大小顯示錶盤3連接，牽引繩7另一端通過牽引繩滑動斜槽5、方向測定裝置6與水下懸浮裝置13連接，水下懸浮裝置13內設有可選配填充內膽14，整個水上測定裝置與支架I固定連接。
[0030]所述的水下懸浮裝置13外形為貝殼狀流線型設計，內設孔洞可依不同水環境密度更換可選配填充內膽14。
[0031]如圖3所示，所述的方向測定裝置6由重力錘連杆8、重力錘9、重力錘滑動斜槽
10、刻度錶盤11、錶盤傾斜度調整裝置12組成。重力錘9通過重力錘連杆8豎直連接在方向測定裝置6上，方向測定裝置6中部設有重力錘滑動斜槽10，使重力錘9始終保持在重力錘滑動槽10內滑動，重力錘滑動槽10下部設有刻度錶盤11，重力錘9在重力錘滑動槽10內滑動時指向刻度錶盤11與牽引繩指向刻度錶盤11刻度之差即為牽引繩傾斜角度。錶盤傾斜調整裝置12安裝在方向測定裝置6上部，根據牽引繩的傾斜角度對刻度錶盤11進行角度調整。
[0032]所述的牽引繩滑動斜槽5為弧形喇叭狀設計。
[0033]所述的拉力大小測定裝置2為數顯拉力計或指針拉力計。
[0034]一種適用於所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的探測方法，包括如下步驟:將水上測定裝置水平固定於勻速行駛的探測船上，通過牽引繩7連接水下懸浮裝置13在水下設定的深度勻速運動，水下懸浮裝置13通過可選配填充內膽保持在水下懸浮；當水下懸浮裝置13行至洩漏點漩渦顯著影響區範圍時，由於該影響範圍內流速場的改變迫使水下懸浮裝置13的運動狀態發生改變，進而引起牽引繩7大小及方向發生改變；通過水上測定裝置顯示相關實時數據，結合巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則不斷調整探測船行駛方向，進而牽引水下懸浮裝置13不斷向洩漏點中心靠近，最終確定深層洩漏點具體位置。
[0035]所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則為:
[0036]①當水下懸浮裝置13遠離洩漏點漩渦影響範圍時，由於其運動形式為勻速直線運動，且水下條件具有相當大的離散性，水上測定裝置測得牽引繩的大小和方向基本保持不變或在某一特定值及特定方向周圍浮動，此時可判定水下懸浮裝置13遠離洩漏點漩渦影響範圍。此時，可繼續按即定搜索線路查找洩漏點；
[0037]②當水下懸浮裝置13在洩漏點漩渦影響範圍時，由於流速場發生的較大改變，產生向漩渦中心的流速矢量，水下懸浮裝置13由於其特殊的形狀其運動軌跡將發生改變，同時由於周圍流體的作用，牽引繩7的拉力將穩定變大，牽引繩7將向同一方向穩定擺動。此時，若將牽引繩7拉向其相反方向後，牽引繩7仍向原方向穩定變化，則此時可判定水下懸浮裝置13行經洩漏點漩渦影響範圍，可根據牽引繩7的大小和方向變化不斷改變探測船行駛方向，進而不斷接近洩漏點，最終確定洩漏點具體位置。
【權利要求】
1.一種巖溶區尾礦庫底泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，包括水上測定裝置、水下懸浮裝置以及牽引繩，水上測定裝置通過牽引繩與水下懸浮裝置連接，所述水上測定裝置包括牽引繩、牽引繩拉力大小測定裝置、拉力大小顯示錶盤、滑輪、牽引繩滑動斜槽以及方向測定裝置，牽引繩一端繞過滑輪與牽引繩拉力大小測定裝置連接，牽引繩拉力大小測定裝置與拉力大小顯示錶盤連接，牽引繩另一端通過牽引繩滑動斜槽、方向測定裝置與水下懸浮裝置連接，水下懸浮裝置內設有可選配填充內膽，整個水上測定裝置與支架固定連接。
2.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述的方向測定裝置由重力錘連杆、重力錘、重力錘滑動斜槽、刻度錶盤、錶盤傾斜度調整裝置組成，重力錘通過重力錘連杆豎直連接在方向測定裝置上，方向測定裝置中部設有重力錘滑動斜槽，使重力錘始終保持在重力錘滑動槽內滑動，重力錘滑動槽下部設有刻度錶盤，重力錘在重力錘滑動槽內滑動時指向刻度錶盤與牽引繩指向刻度錶盤刻度之差即為牽引繩傾斜角度，錶盤傾斜調整裝置安裝在方向測定裝置上部，根據牽引繩的傾斜角度對刻度錶盤進行角度調整。
3.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述水下懸浮裝置的外形為貝殼狀流線型。
4.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述的牽引繩滑動斜槽為弧形喇叭狀。
5.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述的牽引繩拉力大小測定裝置為數顯拉力計或指針拉力機。
6.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述的支架為不鏽鋼製造。
7.根據權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置，其特徵在於，所述的牽引繩為輕質鋼絲繩。
8.一種適用於權利要求1所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測裝置的探測方法，其特徵在於，包括如下步驟:將水上測定裝置水平固定於勻速行駛的探測船上，通過牽引繩連接水下懸浮裝置在水下設定的深度勻速運動，水下懸浮裝置通過可選配填充內膽保持在水下懸浮；當水下懸浮裝置行至洩漏點漩渦顯著影響區範圍時，由於該影響範圍內流速場的改變迫使水下懸浮裝置的運動狀態發生改變，進而引起牽引繩大小及方向發生改變；通過水上測定裝置顯示相關實時數據，結合巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則不斷調整探測船行駛方向，進而牽引水下懸浮裝置不斷向洩漏點中心靠近，最終確定深層洩漏點具體位置， 所述的巖溶區尾礦庫泥漿深層洩漏點探測判定規則為: ①當水下懸浮裝置遠離洩漏點漩渦影響範圍時，由於其運動形式為勻速直線運動，且水下條件具有相當大的離散性，水上測定裝置測得牽引繩的大小和方向基本保持不變或在某一特定值及特定方向周圍浮動，此時可判定水下懸浮裝置遠離洩漏點漩渦影響範圍，此時，可繼續按既定搜索線路查找洩漏點； ②當水下懸浮裝置在洩漏點漩渦影響範圍時，由於流速場發生了較大改變，產生向漩渦中心的流速矢量，水下懸浮裝置由於其特殊的形狀其運動軌跡將發生改變，同時由於周圍流體的作用，牽引繩的拉力將穩定變大，牽引繩將向同一方向穩定擺動，此時，若將牽引繩拉向其相反方向後，牽引繩仍向原方向穩定變化，則此時可判定水下懸浮裝置行經洩漏點漩渦影響範圍，可根據牽引繩的大小和方向變化不斷改變探測船行駛方向，進而不斷接近洩漏點，最終 確定洩漏點具體位置。
【文檔編號】G01M3/02GK103913273SQ201410145223
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】歐孝奪, 蘇建, 侯福昌, 潘鑫, 吳光航, 李結全 申請人:廣西大學, 廣西瑞宇建築科技有限公司