单一粗颗粒影响下的松动体形态演化特征试验研究

在崩落矿岩颗粒流动过程中,粗颗粒的存在会影响散体的运移特性和规律。针对现有放矿研究中未充分考虑粗颗粒影响的问题,基于自主设计的矿岩颗粒体系非接触式放矿监测与分析系统开展一系列放矿试验,对比手动圈绘与Image Pro Plus(简称IPP)软件圈绘这2种方式所得松动体(IMZ)形态及松动体高度与最大半径的关系,从定性和定量两个方面验证IPP圈绘在放矿试验中的可靠性,并探究粗颗粒对松动体形态及其四周细颗粒运移特性的影响。研究结果表明：IPP软件可更高效、便捷地自动圈绘松动体。粗颗粒会对四周局部细颗粒位移产生显著影响,且相较于上方细颗粒,粗颗粒对下方细颗粒的影响更大。当松动体经过粗颗粒时,粗颗粒上方局部区域颗粒位移由幂律分布转变为Logistic分布,粗颗粒下方局域区域颗粒位移由幂律分布转变为波动的无规律分布。单个粗颗粒会对松动体局部形态产生显著影响。当松动体边界经过粗颗粒时,松动体局部形态出现凹陷及不连续弯曲现象。当模型中普通颗粒粒径为3～8 mm时,粗细颗粒粒径比dc/df大于6.0的粗颗粒会引起松动体的形态发生变化。粗颗粒的存在会提高四周细颗粒达到放矿口的速度,其上、下方局部区域分别...     

单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链演化特征

针对现有放矿研究中未充分考虑粗颗粒影响的问题,基于滚动阻抗模型开展放矿数值试验,对不同粒径和位置单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链宏观分布、数量、平均强度、准直性、长度以及方向等演化特征进行量化研究。研究结果表明：1)针对0.3～0.8 m的三维矿岩细颗粒体系,仅当粗细颗粒粒径比大于6.0且粗颗粒处于矿岩颗粒剪切带区域时,单一粗颗粒的存在才会导致粗颗粒一侧的松动体形态产生明显变异,引起局域细颗粒的提前移动。2)粗颗粒能够产生力链聚集效应,显著提高其四周局域内力链分布密度、力链接触数占比以及力链平均强度,而对力链准直性无显著影响。3)无论是否存在粗颗粒,在各放矿阶段局域内力链概率均随其长度增加而呈负指数函数形式减小;从统计意义的角度而言,力链最大长度均不超过10。4)当粗颗粒及其四周细颗粒未产生松动时,粗颗粒的存在可显著提高局域力链方向各向异性程度;当粗颗粒及其四周细颗粒产生松动后,其局域力链方向各向同性程度不断提高,局域力链方向逐渐向放矿口方向集中。     

基于刚体离散元模型的矿岩散体流动规律

针对崩落采矿法矿石损失与贫化大的问题,利用刚体离散元原理和方法,成功研究了多种放矿制度下覆盖岩层与矿石的相互作用和界面动态变化过程.研究表明:在1 213 m左出矿口放矿时,其右上方约9 m位置矿石被废石包裹,即使再采用相邻或相间出矿口放矿,被包裹矿石也难以放出,矿石贫化损失最大:采用中出矿口放矿时,矿岩界面增大,呈漏斗状,贫化次之;采用左中右三个出矿口均衡放矿时,矿岩界面最短且近似平行下降,矿石贫化与损失最少.模拟结果对于预测不同放矿制度下,矿石的贫化与损失指标提供了可靠依据.     

无底柱分段崩落法不同放矿方式下崩矿步距研究

以梅山铁矿为研究对象,在分段高度×进路间距为18 m×20 m的大结构参数下,设置不同的步距,分别采用无贫化放矿、低贫化放矿和现行截止品位放矿3种方式进行相似材料模拟实验。结合PFC2D数值模拟,分别从正面和侧面2个方向对矿石回收及废石混入进行模拟分析。研究结果表明:无贫化放矿、低贫化放矿和截止品位放矿3种出矿方式的最优崩矿步距分别为4.5,3.8和3.8 m。无贫化放矿方式基本不破坏矿岩界面的完整性,减少矿岩的混杂机会,因而能最大限度地降低贫化;不同的放矿方式有不同最优放矿步距,当终止出矿时,步距较大,则混入废石主要来源于上部,正面残留较多;当步距较小时,正面废石会过早混入,整体回收率低;当步距适中时,正面废石和上部废石同时混入,回收效果较好。     

基于不均匀粒径分布的颗粒穿流特性

针对目前颗粒穿流研究中多基于均匀分布粒径矿岩颗粒的问题,采用物理试验和数值模拟相结合的方法,基于不均匀分布粒径颗粒,开展三维放矿模型试验和三维数值剪切试验,通过分析放矿前后相关粒径颗粒质量分数的变化和剪切过程中细颗粒的平均位移,研究不均匀粒径级配下颗粒的穿流特性。研究结果表明:在颗粒粒径分布不均匀的情况下,放矿高度对放出颗粒粒径组成无显著影响,且顶部标志小颗粒也未先于顶部标志颗粒放出,说明在垂直方向上颗粒的穿流效果不显著;放矿前颗粒的粒径分布对放出颗粒的粒径组成有显著影响,随着放矿前散体颗粒平均粒径增大,小颗粒的穿流量也快速增大,同时可穿流颗粒粒径也不断增大;随着不均匀散体平均粒径增大,细颗粒的穿流率也明显增大,说明散体颗粒的不均匀性对细颗粒穿流率的影响显著。     

非饱和粗、细颗粒混合土在动荷载作用下的细观力学响应

为了研究非饱和粗、细颗粒混合土在动荷载作用下的细观力学性质,进行了非饱和粗、细颗粒混合土动三轴的离散元数值分析。根据室内动三轴试验结果标定PFC2D接触模型参数,进行非饱和粗、细颗粒混合土动三轴离散元模拟,分析其细观力学机理。结果表明:离散元模拟结果与室内试验结果曲线拟合度基本一致,能较好地反映非饱和粗、细颗粒混合土在动荷载作用下力学特征。相同含水率条件下,粗、细颗粒混合土的累积动应变随动应力幅值的增加而增大;随围压的增加先小幅度增大后再大幅度减小。孔隙度随动应力幅值的增大而减小;随围压的增大也减小。试样颗粒在剪切过程中,上下端运动速度最大,整体呈现对称递减状,中部运动速度最小。     

颗粒级配对陶瓷涂层耐磨性能的影响

在制备陶瓷涂层时,实验采用陶瓷原料粒度为5～40 μm,对陶瓷骨料的粒度和级配进行了研究,实验表明涂层的耐磨性能与颗粒级配有关,在保持涂料配方不变的情况下,粗细颗粒含量的比值存在一个临界点,在此临界点之前,随粗颗粒的增加,涂层的耐磨性提高,当粗细颗粒比值超过临界点时,涂层的耐磨性能随粗颗粒的增加而下降.     

颗粒级配对陶瓷涂层耐磨性能的影响

在制备陶瓷涂层时,实验采用陶瓷原料粒度为5～40μm,对陶瓷骨料的粒度和级配进行了研究,实验表明涂层的耐磨性能与颗粒级配有关,在保持涂料配方不变的情况下,粗细颗粒含量的比值存在一个临界点,在此临界点之前,随粗颗粒的增加,涂层的耐磨性提高,当粗细颗粒比值超过临界点时,涂层的耐磨性能随粗颗粒的增加而下降。     

贫赤铁矿高压辊磨产品湿式预选研究

采用柱状磁介质研究了介质棒间隙、直径及背景磁场强度对贫赤铁矿高压辊磨产品湿式强磁预选效果的影响,并对磁场中不同直径的单矿物颗粒进行了受力分析.研究表明:减小介质棒间隙、增加介质棒直径和提高背景磁场强度均能降低预选尾矿的品位和产率,提高回收率.在同一背景磁场强度下,随着直径的增加,介质棒对粗颗粒的捕收磁力增加,对细颗粒的捕收磁力减小;对于实际连生体矿粒,考虑到矿粒重力和黏滞阻力的影响,增大介质棒直径在有利于粗矿粒捕收的同时并不影响细矿粒的捕收;减小介质棒直径有利于细矿粒的捕收,但对粗贫连生体矿粒的捕收能力下降.     

三峡水库至坝下游粗细颗粒泥沙输移特性与驱动机制

流域人类活动的增强,深刻影响了河流水文与地貌形态演变过程及发展趋势.三峡大坝作为全球最大的水电工程,其运行对下游水沙通量、泥沙输移、地貌形态等的影响引起了广泛关注.通过1990～2021年三峡水库蓄水对泥沙分选及下游泥沙输移过程影响的研究,加深了人类活动对河流水沙-地貌系统演变的认识.研究结果表明：三峡水库拦蓄了上游流域76.33%的沙量进入大坝下游,细颗粒(d≤0.125mm)和粗颗粒(d>0.125mm)沙量排沙比低于25.0%(24.26%和11.69%);2003年以来三峡大坝下游河段总沙量、细颗粒泥沙沿程得到恢复,其恢复量值低于蓄水前(1990～2002年)平均值;三峡水库运行改变了库区水位及流量过程,库区水位抬升降低了总沙量、粗颗粒及细颗粒泥沙排沙比,汛期(5～10月)入库流量大于30 000m³/s天数多的年份细颗粒泥沙排沙比增加、粗颗粒泥沙排沙比保持稳定;三峡水库运行后坝下游宜昌至湖口河段的沙量减少引起河床长距离累积冲刷,细颗粒泥沙沿程得到恢复,因河床逐渐粗化作用引起的粗颗粒泥沙恢复程度呈减弱态势.     

无底柱分段崩落法矿石覆盖层回收实验

攀钢兰尖铁矿从露天转入地下后采用无底柱分段崩落法进行开采,并在顶部分段预留了40 m左右的矿石覆盖层以保证下部分段回采的安全.为了探究最佳的回收方式回收预留在采场的这部分矿石覆盖层,设计了无贫化、低贫化、截止品位以及按步距崩矿量100%的比例出矿方式,并进行回收模拟实验.通过对各方案放矿后的回收率、贫化率及放矿后矿岩界面的完整度比较分析得出,采用无贫化放矿方式带来的经济效益最佳并且放矿后矿岩界面相对完整,对下面分段继续回收纯矿石创造了条件,为类似矿山矿石覆盖层回收方案的选择提供参考.     

钢混人工假顶无底柱分段崩落法的试验研究

针对无底柱分段崩落法损失贫化大的问题，提出一种钢混人工假顶的无底柱分段崩落法。随工作面的回采，在回采巷道末端底部连续地铺设与回采巷道同宽的钢混结构人工假顶，在人工假顶的遮掩下进行凿岩、爆破与出矿，有效地阻止了上分段废石漏斗中废石的流动，减轻了矿岩混杂，提高了回采效果。方案经过实验室模拟和现场工业试验验证，是一种行之有效的方法。     

分段卸压崩落法导流放矿实验研究

分段卸压崩落法是近年提出的开采矿岩不稳固倾斜中厚矿体的有效方法,但也存在矿石损失贫化较大的缺点.针对这一问题,从倾斜中厚矿体的散体流动特性出发,分析了矿石损失贫化大的原因,提出了导流放矿技术措施.通过物理模拟实验综合考察了进路位置对损失率和贫化率的影响;研究了导流放矿的效果,并与非导流放矿的实验结果进行了对比.结果表明,导流放矿技术措施能够明显改善矿石损失贫化指标,尤其对提高下盘矿石残留体的回收效果更为显著.实验给出了卸压与导流参数的取值范围.     

填充床中细小颗粒渗流行为的DEM模拟

为进一步探索COREX过程固体物料的运动状态,对COREX过程中涉及到的细小颗粒渗流行为进行了DEM模拟。考察不同颗粒直径比、阻尼系数及滑动摩擦系数对细小颗粒渗流行为的影响,特别是计算得到不同模拟参数下细小颗粒在填充床内的运动轨迹。模拟结果显示,渗流过程中细小颗粒的平均渗流速度为一定值。随着颗粒直径比的增加,颗粒竖直方向的渗流速度逐渐减小,停留时间与径向弥散逐渐变大。随着颗粒间阻尼系数的增加,颗粒渗流速度逐渐增加,停留时间逐渐减小,径向弥散逐渐变小。滑动摩擦系数对细小颗粒的渗流行为影响较小。从细小颗粒运动轨迹分析可知,颗粒直径比变大时,细小颗粒易在空隙中缓慢移动,易趋于静止床层中,导致颗粒沉积。随着颗粒间阻尼系数变小,颗粒运动轨迹向填充床边缘发展,偏离床层中心。     

中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°～70°及矿体厚度6～10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明：利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%～25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%～25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示：矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。     

船运铁精矿流态化模型试验的离散元数值模拟

采用离散元程序PFC3D对散装铁精矿在动力荷载作用下发生流态化的室内振动台模型试验进行数值模拟,从细观的角度研究铁精矿流态化的演化规律及内在机理。考虑流态化过程中的非饱和特性,利用微小颗粒模拟水团,通过设置黏结模型模拟矿粉颗粒间的基质吸力,实时观察流态化过程中铁精矿位移场、水颗粒迁移情况以及细观组构的变化和发展,并将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析。结果表明:铁精矿发生流态化的主要原因是水液面的上升;其细观机理为在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下运动和颗粒间水团汇集形成水膜后的向上迁移。     

由粗到精和特征筛选的精确回归预测方法及其在二语习得中的应用

针对数据分布不均匀且因素多而容易造成预测不精确的问题,提出一种结合由粗到精与特征筛选的精确回归预测方法.首先,由于数据分布不均匀且预测区间大,直接预测难以精确地拟合,提出一种由粗到精的预测方法,并使用决策树进行粗分类,预测目标所在的子区间,然后在子区间内实现精确的回归预测.其次,如果数据量少且特征因素多会引起过拟合,而且部分冗余特征会影响模型的预测精度,因此,提出一种基于特征筛选的回归预测方法以提高预测精度.在大学生的英语成绩与其人格因素数据集上进行相关实验,结果证明了由粗到精和特征筛选方法与传统回归模型相比精度更高且稳定性更好.通过提出的人格因素与英语成绩回归预测模型,可以制定合理的培养方案弥补学生人格因素中的短板,提升学生的自身竞争能力,从而更好地推动中国的英语教育.     

运用响应面法的工程废土综合改性优化

基于响应面法中的Box-Behnken试验设计方法,在考虑因素间交互作用的基础上对工程废土进行综合改性优化研究.构建成型压力、混合料含水率、水泥掺量及细石掺量等因素与改性后工程废土表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标间的响应面,探索各因素对响应指标的影响规律.通过回归模型修正、试验验证获取适用于工程废土综合改性优化指标响应值预测的回归模型方程.结果表明:考虑工艺成本,工程废土在进行综合改性优化时,成型压力、混合料含水率、水泥掺量和细石掺量的最优取值范围分别为15~25 MPa,10.5%~12.5%,8%~12%和3%~6%;各影响因素对改性后工程废土的表观密度、抗压强度、导热系数和软化系数等指标的影响显著程度均不相同,且存在交互作用;修正后的改性工程废土指标响应值回归模型经试验验证,最大偏差值为6.07%,适用于工程废土改性方案的优化和各指标响应值的预测.     

含砖粒再生混凝土悬臂梁阻尼性能试验与分析

采用悬臂梁自由振动衰减法研究含砖粒再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量和试件尺寸对含砖粒再生混凝土弹性阶段阻尼性能的影响规律.结果表明:含砖粒再生混凝土阻尼比随含砖粒再生粗骨料取代率的增加而增加,当含砖粒再生粗骨料取代率为100％时,阻尼比随水胶比和粉煤灰掺量的增加而增加;含砖粒再生混凝土较普通混凝土对振动加速度响应衰减更为敏感;试件尺寸对含砖粒再生混凝土阻尼比的影响较小.建立了含砖粒再生混凝土阻尼比与抗压强度的关系计算式.随着取代率的增加,试件超声波波速逐渐降低,且超声波波速与阻尼比相关性较好.最后,给出了考虑含砖粒再生粗骨料取代率的再生混凝土阻尼比与超声波波速的回归方程.