垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击，使松散储料被夯实，进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上，分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征，讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程，并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明：①矿岩块在垂直溜井中下落时，底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系；②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种“力链”的作用效果，冲击力越大，夯实的密实度和范围也越大，夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系；③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差，是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。     

垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击，使松散储料被夯实，进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上，分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征，讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程，并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明：①矿岩块在垂直溜井中下落时，底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系；②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种“力链”的作用效果，冲击力越大，夯实的密实度和范围也越大，夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系；③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差，是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。     

基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防措施

对黑沟矿区高深溜井散体矿石黏结成拱的条件和成因进行分析，发现通过控制下部出矿节奏，减弱阶段流对下部矿石的触底夯实作用，强化阶段流气流扰动作用，可有效避免高深溜井垂直全断面阶段性移动区黏结拱的产生。提出了基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防的途径和方法，即一旦发现井内矿石滞留，立即采取停止出矿，利用间歇性强制出矿的方法，在下部储矿段创造新的阶段流，使溜井空腔内产生强烈的空气扰动，破坏临时平衡拱，避免井筒堵塞。多年的实践表明，该方法能够及时消除溜井矿石的滞留，安全有效地预防了黑沟矿区主溜井井筒堵塞事故的发生，也进一步印证了高深溜井井筒堵塞的基本成因。     

含水量对矿岩散体流动特性影响分析

分析了矿岩散体中水存在的主要形式,阐述了矿岩散体流动性研究的重要性。分析了含水量对矿岩散体流动规律的影响,及其对细小颗粒散体摩擦力和粘结力的作用机理,得出了在放矿过程中,有效控制矿岩散体的含水量,是避免放矿堵塞和放矿大量贫化的重要结论。     

冲击磨损作用下的溜井井壁变形破坏机理

世界范围内的溜井井壁变形破坏已成为影响金属矿山地下开采高效运行的重大问题,冲击与磨损是造成溜井井壁变形破坏的2大主要因素。通过矿岩冲击溜井井壁过程中能量与变形关系的研究,得出了矿岩块"碰撞"井壁时冲击与剪切破坏产生的机理。推导出了垂直溜井储矿段井壁和倾斜溜井底板的摩擦力计算公式。研究发现:垂直溜井中矿岩块对井壁冲击的结果,使井壁材料受到了冲击和剪切2种形式的损伤,而决定其主导地位的因素是矿岩块冲击井壁时的运动方向与井壁法向夹角的大小;磨损破坏主要发生在溜井的储矿段和倾斜溜井与分支溜井的底板。磨损破坏的程度取决于矿岩块与井壁材料间的摩擦系数的大小和矿岩作用在井壁法向上的力的大小。     

对溜井放矿矿岩散体运动之浅议

本文叙述了进入溜井矿岩散体的特性,按矿岩散体的放溜性能对其进行了分类,以及溜井结构对矿岩散体流通的影响和直壁溜井中矿岩散体的运动规律等。     

卸矿高度对溜井卸矿冲击夯实作用效果的影响

溜井卸矿过程中矿岩的冲击夯实作用会引发溜井堵塞、井壁损伤等问题,影响矿山安全高效生产。卸矿高度是影响溜井卸矿冲击夯实作用效果的主要因素之一。为探究其影响特征,以孔隙率变化量、井壁冲击力峰值作为评判标准分别表征卸矿对储料的夯实效果和对井壁的冲击效果,采用PFC2D建立了溜井卸矿数值模型,模拟了6种卸矿高度下的冲击夯实作用过程,分析了卸矿高度对孔隙率变化量、井壁应力峰值的影响特征。研究发现:(1)储料孔隙率变化量、井壁冲击力峰值与卸矿高度呈正相关,与所测量范围到储料面的距离呈负相关;(2)降低卸矿高度可以减小卸矿过程中的夯实范围及效果,在贮矿段直径6m、贮矿高度24m等条件下,距离储料面5m范围内随着卸矿高度降低,对储料的夯实效果也明显减弱,其余范围内夯实效果受影响程度较小;(3)降低卸矿高度可以减小卸矿对井壁的冲击效果,在当前溜井结构参数下,储料面以下9m范围内井壁冲击力峰值受卸矿高度的影响程度显著,其余范围内受影响程度较小;(4)矿山可采用降低卸矿站与溜井贮矿段储料面间的高度落差、减少一次卸矿量、支护井壁等措施降低或预防冲击夯实作用对溜井系统带来的负面影响。     

矿岩散体粒级对自然安息角影响的试验研究

矿岩散体堆积状态普遍存在于采矿生产中，是关系矿山生产安全及矿石回收效果的主要因素之一。散体堆积角度（自然安息角）是其流动性的主要表现特征之一，是散体颗粒的重要物理参数。利用自制测 定装置开展物理试验，研究了静态与采场放矿条件下，不同粒级矿岩散体自然安息角的变化规律。结果表明：静态与采场放矿条件下，随着矿岩散体粒级增大，其自然安息角呈逐渐增大的趋势，且在非均匀矿岩散体 中，大粒级矿岩散体占比增大，其自然安息角随之增大；静态试验条件与溜井放矿、漏斗放矿、排土场堆积等条件相似，在选择溜井与漏斗放矿倾斜角、确定排土场占地面积及坡面角度时，可根据散体粒级进行相应 的参数调整；从采场放矿条件试验结果来看，适当增加散体粒级，可降低散体自出矿口流出的距离及堆体体积，改善铲运机作业条件，有利于提高生产效率；小粒级散体流动性优于大粒级散体，应使覆盖岩层的粒级 大于矿石粒级，有利于矿石流出。     

倾斜溜井中的矿岩运动特征及其对井壁的损伤与破坏

斜溜井是国内外矿山溜井一种重要的布置方式，在工程应用中溜井的变形破坏问题严重。矿岩散体在溜井内运动过程中与井壁接触并产生力的作用是引起溜井变形破坏的根本原因。倾斜溜井中不同的矿岩 运动特征导致了井壁的变形破坏程度及范围存在较大差异。通过研究斜溜井中矿岩散体的运动特征及其影响因素，分析了斜溜井井壁的变形破坏机理和破坏分区。研究表明：①倾斜溜井中的矿岩散体运动包括下落、 跳动、滚动、滑动4种方式，受溜井倾角、矿岩块形状、粒度及其分布特征、矿岩物理力学性质、溜井井壁平整度和矿岩块进入溜井时的初始运动方向等因素影响，不同的矿岩运动方式对溜井井壁产生的破坏特征也不 相同；②矿岩散体下落或跳动引发的溜井井壁冲击破坏主要发生在分支溜井与主溜井交叉处的矿岩下落方向的溜井底板，滚动或滑动引发的溜井井壁摩擦破坏主要分布在主溜井和分支溜井的底板上；③针对不同的溜 井井壁变形破坏特征，应从优化溜井结构、采取相应的加固措施等角度进行预防。     

矿岩三维运动对主溜井井壁碰撞范围的影响

地下矿山溜井使用过程中，矿石在溜井中运动时在井壁上的初始碰撞对井壁的破坏作用较大，研究矿岩块运动轨迹，确定矿石与井壁的碰撞范围对于井壁的支护具有重要意义。以辽宁某地下矿山溜井为例 ，根据运动学理论，建立了矿岩块运动模型，分析了不同初始运动状态下的矿岩块对碰撞范围的影响，确定了初始碰撞位置的分布范围。研究结果表明：①矿岩与井壁初始碰撞位置与矿岩进入溜井时速度大小、方向 角以及运动耗时等有关，当溜井结构参数一定时，矿岩进入溜井时的速度大小是一定的，此时速度方向角决定着矿岩对井壁的冲击范围；②随着矿岩块初始运动方向角不断增大，矿岩块与溜井井壁碰撞前的行程逐渐 变短，冲击位置不断升高，井壁受冲击一侧在溜井口以下9.23 m处形成两条对称的弧形斜冲击带；③矿岩运动的随机性会影响井壁损伤程度及范围，同时在矿岩流反复冲击下，井壁受冲击的位置与范围趋向集中是累 积损伤的结果。研究结果可为矿山溜井支护提供理论支持。     

多因素影响下的方形溜井结拱实验研究

为探究矿石粒径、湿度、料位高度和溜井角度对溜井结拱的影响,基于矿山溜井的比例尺寸,设计制作了方形溜井放矿模拟器,进行了四因素五水平的溜井放矿正交实验。研究结果表明,影响溜井结拱概率大小的主次顺序为: 矿石粒径>料位高度>矿石湿度>溜井角度; 当矿石粒径2~4 mm、湿度1%、料位高度50 cm、溜井角度85°时放矿效果最佳。     

基于FLAC3D软件的凝灰岩矿溜井爆破降段动应力数值模拟及稳定性分析

溜井放矿已逐渐成为砂石骨料矿山的重要出矿手段,因此对溜井的稳定性进行分析探讨有利于矿山生产工作的可持续发展。面对溜井内部结构复杂、探测难度大等问题,为更好地模拟研究溜井降段爆破方法,本文基于某凝灰岩砂石骨料矿山,采用FLAC3D软件建立溜井有限差分网格模型,以溜井爆破降段过程中的动应力变化和损伤破坏位移为评判依据,对该矿溜井的降段爆破进行研究,得到了溜井低采面持续爆破降段动应力扰动下的围岩变化规律。研究表明：凝灰岩矿溜井井筒底部大部分区域存在明显应力集中;低采面长期爆破降段对溜井内部围岩造成损伤,溜井整体稳定性减小,垮塌风险显著增加;动载源距避爆点50～60 m外,采场构筑物或者岩体的震动明显减弱;随着开采水平不断下降,溜井发生冲击破坏或疲劳损伤的主要原因是动载产生的拉应力,当降段至180 m围岩时,最大位移量可达约17.83 mm。结果表明,本文建立的凝灰岩露天矿溜井模型能很好地反映溜井爆破降段的模拟效果。     

贮矿高度对主溜井矿石流动性的影响研究

为探究贮矿高度对金山店铁矿主溜井矿石流动性的影响,以质量流率比作为矿石流动性的定量评价指标,采用PFC2D颗粒流程序构建主溜井放矿数值模型,对不同贮矿高度条件下的矿石流动状态进行模拟分析;基于自主研制的溜井放矿相似试验装置,开展针对性的矿石流动性相似试验,对数值模拟结果进行检验。研究表明,质量流率比R_w可以定量表征矿石颗粒的流动状态,便于数值模拟结果与相似试验结果的对比分析;贮矿高度与矿石颗粒的流动状态密切相关,随着贮矿高度的增加,质量流率比R_w呈先增大后减小的变化趋势;当贮矿高度为27.5 m时质量流率比R_w达到最大值,此时矿石颗粒的流动性最好;在质量流率比R_w随贮矿高度变化的趋势上,相似试验结果与数值模拟结果具有一致性。     

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。     

放矿口尺寸对放矿效果的影响

无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法，在覆盖岩层下进行放矿，矿石损失贫化大、回收效果差的问题非常突出。为了解决这一问题，国内外的大量研究集中在放矿理论、结构参数、覆盖层形成和出矿工艺等方面。无底柱分段崩落法放矿中，放矿口尺寸的大小对放矿效果有着显著的影响，是造成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的因素。为了进一步研究放矿口高度和宽度对放出矿石量、废石混入的影响，采用单进路单分段 物理放矿模型，进行了12种不同放矿口尺寸的物理放矿实验。结果表明：适当扩大放矿口宽度或降低高度，会增加放出纯矿石量、提高矿石回收率、降低贫化率，且放矿口宽度小于5 m，高宽之比在0.7~1之间时，混入废石率较小。     

急倾斜中厚硅石矿体采矿方法研究

选择符合急倾斜中厚硅石矿体条件的上棉谷硅矿为试验基地,通过研究矿岩地质结构、物理力学性质以及矿山原有采矿方案,总结出硅石矿体回采时遇到的难题。针对硅石矿易碎,矿体顶板、底板稳定性差等采矿条件,提出采用无底柱分段崩落法进行回采,同时提出溜矿井中留矿的方案,来减轻矿石的二次冲击磨损,最后通过采场试采证明了其适用于急倾斜中厚硅石矿体的回采,且效果良好。     

含水率和粉矿含量对金山店铁矿主溜井矿石流动性的影响

为探究含水率和粉矿含量对湖北省金山店铁矿主溜井中矿石流动性的影响,以金山店铁矿主溜井放矿过程作为研究对象,以质量流率比为矿石流动性的定量评价指标,采用数值模拟和相似试验分别进行了含水率0%~9%、粉矿含量11%~21%的颗粒级配综合作用下主溜井矿石流动性研究。结果表明,数值模拟和相似试验的结果具有较好的一致性,随含水率增加,质量流率比先减小后增大,矿石流动性先变差后变好,含水率超过9%时容易发生“跑矿”;随粉矿含量增加,质量流率比逐渐减小,矿石流动性逐渐变差;当含水率0%~3%且粉矿含量11%~17%或含水率7%~9%且粉矿含量11%~21%时,矿石流动性较好;含水率3%~7%且粉矿含量11%~21%或含水率0%~3%且粉矿含量19%~21%时,矿石流动性较差。金山店铁矿生产过程中按矿石含水率1%~3%、粉矿含量11%~17%调控,主溜井堵塞故障明显减少。     

松散矿石流动性分析及其系统聚类法分类

简述了松散矿石重力流研究的过程，分析重力流动性的特点和松散矿石流动性分类的实用价值。介绍系统聚类法的基本大批量，并用最小距离法对５个矿山的矿样进行了矿石流动性分类。     

毛公铁矿溜井运输系统的设计优化

为延长毛公铁矿溜井系统的使用寿命和减少溜井开拓工程量,提出了根据地下开采系统各阶段储量分布特征和灵活运用采区溜井系统的溜井运输系统设计优化思路,给出了该矿主溜井系统与采区溜井系统相结合的溜井运输系统实施方案,可使主溜井的高度降低60 m,采区溜井的高度降低60 m,节省溜井系统的开拓工程量;采用75°倾角的主溜井布置方案,以改变溜井中矿、岩流动的运动方向,减轻矿石流对溜井井壁的冲击破坏程度,有利于延长溜井系统的使用寿命。