覆盖岩层下矿岩流动过程数值模拟

利用离散元中刚性块体模型，模拟了多种放矿制度下，覆盖岩层与矿石的相互作用及移动过程，反映了矿岩的流动特点和接触线变化过程。研究表明，用离散元方法模拟非均匀矿岩散体运动过程是适合的，能够用于采场结构参数优化、出矿方式选择、放矿管理和对矿石的损失与贫化指标进行预测。     

离散元法及其在煤矿开采中的应用(第1讲)

离散元法适用于不连续岩体的应力分析,在采矿工程、隧道工程、边坡工程等方面都有重要的应用。用离散元法的本构模型,可以模拟放顶煤综采过程中煤岩相对连续到破碎垮落的全过程,也可以用离散元法模拟节理岩体采场周围的应力状况。     

岩层移动的块体模型计算机仿真

本文用一种新的数值方法—离散元法,对坚硬的、含有裂隙的上覆岩层移动问题进行了计算机仿真,并且所得结果与块体相似材料模型试验的结果基本一致,表明离散元法对于解决受弱面所切割的岩层移动问题是可行的和有效的。     

远场条件下崩落法放出体形态分析

为深入研究远场条件下金属矿山崩落采矿法放出体形态演化规律,结合放矿试验、理论分析、数值模拟等手段,构建单进路自然崩落放矿模型开展远场崩落矿岩放出体形态研究.基于颗粒离散元软件和颗粒簇块体构建放矿数值模型,并通过室内物理试验与模拟结果进行对比分析.研究结果表明:(１)远场条件下崩落法放出体形态并不是严格意义上的椭球体,其放出体逐渐呈中部细长的“铅笔”状,随着放矿的进行,由于放出体高宽比增大,矿岩散体边侧切向力会限制放出体宽度发育,相较于放出体宽度发育,放出体高度发育受影响较小;(２)通过对物理试验及数值模拟所取得的放出体形态发育结果进行拟合对比分析,证明了颗粒簇放矿数值模型在崩落法放矿矿岩流动特性研究中的可靠性,此类模型可用于后续更为复杂的放矿研究中.     

仿真三维模拟放矿方法研究

本文提出了一种基于离散元的三维微分矿岩颗粒模拟放矿方法以进行高精度模拟放矿试验并通过理论的阐述与科学的计算方式描述其可行性。它以传统电算随机模拟放矿试验法为基础，结合现先进计算能力，科学地计算、分配并生成此试验方法中的单元子格与颗粒，然后分配各种颗粒的属性；再根据放矿学基本原理通过程序计算出颗粒在模拟矿岩分布空间随放矿时间变化的分布形态，从而达到真实放矿模拟的效果而加以研究。其以矿岩颗粒状态随时间变化而变化并兼用受力分析的方式分析端底部放矿的实际情况对现今放矿分析与模拟具有极其重要的意义。     

基于离散元法的俯伪斜放顶煤工作面矿压研究

大倾角软煤层采用放顶煤开采会面临一定的困难,以该工作面放顶煤开采为研究对象,采用离散元法研究其工作面矿压规律,为此种采煤方法的支护设计提供理论依据。     

离散单元法在矿物工程中的应用

离散单元法自提出至今20多年来在岩石力学等领域得到长足发展，成为解决离散的，非连续介质岩土工程问题的一种重要数值方法。通过对离散单元法的基本原理和数值方法进行系统研究，可以看出，矿物工程中的许多过程中都可以用离散单元法的观点和方法进行分析。作者曾首次用离散单元法对动筛跳汰过程进行模拟研究，并成功的实现了动筛跳汰过程的动态模拟，值得一提的是，近两届国际选矿会议均有国外学者介绍利用离散单元法模拟矿物加工过程的论文。为了使更多的人解离散单元法的原理和特点，拓宽离散单元元法的应用领域，在此，作者把离散单元法在矿物工程中的应用情况作一归纳。     

63上10孤岛综放面的矿压观测研究

针对南屯煤矿６３上１０综放工作面孤岛煤柱的特点，在有限元及离散元数值模拟研究的基础上，全面、深入地进行几个重要矿压问题的现场观测研究，基本上弄清了南屯煤矿６３上１０综放工作面矿压显现的主要特点和支架受力形式以及支架与围岩相互作用关系。     

无底柱分段崩落法放矿的数值模拟及模拟程序

无底柱分段崩落法放矿的研究中,大都使用模型实验方法,分析研究矿石损失贫化与结构参数等的数值关系。模型实验法有两个难处:第一,必须用立体模型进行实验,实验准备及实验的工作量很大;第二,难于给出崩落矿岩移动过程,亦即不能给出矿石损失贫化过程,只能给出结果——损失贫化值。我们在研究无底柱分段崩落法放矿时崩落矿岩移动规律的基础上,推导出崩落矿岩的移动方程,并以此为数学模型,建立了数值模拟放矿理论体系,用以模拟放矿过程。数值模拟放矿不仅可以用来预测矿石损失贫化值,完成模型实验的功能,同时还可以揭示     

电算模拟放矿

电算模拟放矿是研究放矿问题的一条新途径。它所具有的某些良好功能是一般试验方法所难以达到的。本文进一步研究了这种模拟方法的原理。提出了求算相似特征值的公式。进行了多漏口放矿的单因素分析。编制了有底柱崩落法放矿模拟的程序,并用此程序对几种放矿制度进行了比较。     

近水平煤层综放开采导水裂隙带高度研究

为了研究近水平煤层综放开采导水裂隙带的高度,利用材料力学导水裂隙的形成机制进行研究,结合理论计算、离散元数值模拟软件UDEC和现场观测三种方法对同忻矿8100工作面导水裂隙分布范围进行计算,结果表明:岩层下沉量的协调性和岩层跨距是裂隙通道形成的决定性因素;分层开采导水裂隙带经验公式不适用于综放开采,而数值模拟是一种有效的计算综放开采导水裂隙带高度的方法。     

急斜薄矿脉崩落矿岩散体流动规律研究

基于内蒙古某金矿实际地质条件及矿岩物理性质,采用颗粒离散元法,对急斜薄矿脉崩落矿岩散体的流动规律进行数值模拟研究。研究结果表明,其颗粒的运动模型可分为倾斜边壁控制区、过渡区及自由下落区;其力的传递模型可分为均匀接触力区、卸压区及不稳定力拱区。在此基础上分析了矿岩摩擦角的变化对放矿过程的影响,尤其是对放矿过程中贫化三角矿体的大小及颗粒间接触力的影响。分析结果表明：1)上下盘围岩的摩擦角δ与矿石散体的摩擦角φ之比越大,贫化三角矿体积越大;2)颗粒间摩擦角越大,则颗粒间接触力越大,放矿过程中不稳定力拱的产生与崩塌越频繁,越容易产生稳定拱。最终,根据所得研究结果,提出了优化采场结构参数,降低矿石损失贫化的方法。     

振动筛筛分过程的数值模拟及其进展

振动筛是目前工程中最常用的筛分机械,筛分性能是振动筛在设计和应用中面临的重要问题,然而至今筛分理论却不能圆满解决这些问题。目前一种基于离散元的数值模拟方法被用以模拟和分析筛分问题,研究实践表明该方法是散体动力学分析的一种有效的工具。介绍了振动筛的研究背景和离散元法的基本理论,综述了离散元法的在筛分领域里的应用,讨论了目前筛分模拟的主要困难和未来发展中亟待解决的问题。     

自然崩落法崩落机制的研究

本文采用边界元法与离散元法耦合研究了自然崩落法矿岩崩落机制问题,计算了矿岩崩落过程与发展,拉底空间周围岩体中应力分布,计算结果与实测结果吻合。根据计算结果对采用自然崩落法矿块初始崩落区域,矿岩崩落轴线与节理裂隙产状关系,此外,还对改善崩落效果的拉底方式做了讨论。     

综采放顶煤放煤工艺计算机模拟研究

放煤工艺是放顶煤开采的关键技术.对放煤工艺进行了计算机模拟,分析了随着顶煤厚度、放煤高度的变化,放出体形态和松散矸石垮落状况的变化;并采用离散元法对支架连续推进过程中顶煤的移动进行模拟.数值模拟研究表明,模拟结果与实际生产中的放煤步距相对应,验证了采用一刀一放、单轮间隔放煤作业方式的合理性.     

金山店铁矿低贫化放矿数值模拟

概述了PFC数值模拟软件的特点、功能及其应用，并针对金山店铁矿现有的高矿石贫化率问题，开展了低贫化放矿数值模拟研究。利用PFC数值模拟软件，分别进行了低贫化放矿和现行截止品位放矿2种不同放矿方法的数值模拟；然后对所得结果进行比较，发现在金山店推行低贫化放矿方法完全可行，并推荐采用放矿截止品位为30%的低贫化放矿方案。     

基于离散元的端部放矿矿岩运移规律研究

崩落法端部放矿矿岩直接接触,顶部、正面、侧面等多方面覆盖岩废石的混入是造成矿石贫化的主要原因,为了研究无底柱分段崩落法放矿过程中废石混入过程,对矿岩颗粒间的受力进行分析,基于离散元理论构建放矿数值模型,将模拟结果与现场实际放矿指标进行对比分析,验证了数值模拟的可靠性,模拟结果表明：矿石回采率达到85%时,总混岩率29.70%,其中正面废石占比92%,混入量最大；两侧废石混入占比7.4%,混入量次之；顶部废石混入0.86%,混入最少。矿岩放出体呈现出“上宽下窄”对称椭球体缺,放出体高度随放矿时间增大呈幂函数关系增大。放矿过程中,逐渐形成较为稳定的速度场及力场,矿岩颗粒发生运移和旋转,并伴随着力链不断的断裂与重组,在放矿口上方形成拱形放矿松动体。     

矿岩崩落块度预测的节理面三维模拟技术及其应用

基于传统二维状态下块度预测存在的弊端, 提出以构造面的空间展布规律为基础, 利用Monte Carlo技术模拟节理系统, 采用三维实体切割技术建立块体三维截取模型的矿岩块度预测新模型, 实现了矿岩崩落块度的三维预测, 并开发了相应软件OFP 1.0(Ore Fragments Prediction)。研究成果应用于某特大型斑岩铜矿, 预测结果表明: 该矿山等效尺寸大于1.65 m的块体筛上累积百分比为40%, 大于1.26 m的块体筛上累积百分比为59.85%。根据等效尺寸与块体体积的转换关系, 建议放矿口尺寸设置为5 m×5 m, 此时放矿口堵塞几率较小。研究成果为自然崩落法矿山采矿方法设计和工程中的放矿控制提供了重要依据。     

铜坑矿放矿方式的数值模拟分析

针对铜坑矿现放矿过程中存在矿石贫化问题,利用PFC数值模拟软件,分别进行了平面放矿和斜面放矿两种不同放矿方式的数值模拟分析,以矿石回收率和贫化率为检测指标,对所得结果进行比较,分析了两种放矿方式的优劣。研究分析发现,在铜坑矿推行斜面放矿方式是可行的,推荐采用斜面放矿方案。     

溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响研究

为研究溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响,以金山店铁矿-480~-410 m段主溜井为工程背景,采用PFC2D离散元软件对放矿漏斗角分别为45°、50°、55°、60°、65°的主溜井放矿过程进行数值模拟。为定量描述不同放矿漏斗角下矿石流动性之间的差异,定义矿石质量流率比为矿石流动性评价指标,分析各放矿漏斗角下的矿石流动性特征,揭示放矿漏斗角对矿石流动性的影响机理。构建溜井放矿相似试验平台,进行溜井放矿相似模拟试验,计算矿石的质量流率比,并将其与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明：当放矿漏斗角为60°时,矿石质量流率比最大,矿石流动性最好;相似试验与数值模拟所得矿石质量流率比的变化趋势基本相同,相似试验结果能对数值模拟结果进行验证。