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。     

考虑边坡稳定性的露天转地下开采隔离层厚度指标函数分析法

露天边坡稳定性是确定露天转地下开采隔离层厚度的重要因素之一。以密云铁矿为工程背景,采用有限元强度折减法分析了该矿露天转地下开采过程中隔离层厚度与露天边坡稳定性的关系,分析表明露天顶帮边坡安全系数随隔离层厚度的增大而增大。将边坡安全系数、隔离层安全系数、矿石回收率和隔离层承载力作为确定隔离层厚度的评价指标,基于理想点法提出了计算隔离层厚度的指标函数分析法,并运用此方法计算了密云铁矿的隔离层厚度。研究表明:不考虑边坡稳定性时,隔离层厚度指标函数分析法计算的隔离层厚度与其他方法计算结果基本一致;应用该方法,矿山可以根据各评价指标的重要程度,计算合理的隔离层厚度。     

基于贫化率控制的乌龙泉矿生产台阶矿石起采厚度研究

推导计算了3种爆破条件下矿石贫化率与台阶矿石起采厚度的关系式, 根据矿石贫化率控制要求反算出最小台阶起采厚度, 以台阶起采厚度作为爆破方案选择的依据, 确保爆破后矿石贫化率达到要求。分析表明:控制贫化率一定时, 最小台阶起采厚度随矿体倾角、采掘带宽度和剥离表土厚度增大而减小, 随废石混入厚度增大而增大。当前乌龙泉矿生产中最小台阶起采厚度变化范围为4.91~10.13 m, 根据台阶起采厚度选择最优的爆破方案可有效地控制贫化率, 保证作业效率。     

基于开拓巷道稳定性分析的泥河铁矿阶段开采顺序研究

埋深超过600 m的泥河铁矿一期工程设计为两阶段（-750 m阶段、-830 m阶段）充填开采,开拓巷道的稳定性是影响阶段开采顺序选择的关键因素之一。选取典型勘探线剖面建立二维有限元计算模型,根据一期工程可能的阶段开采顺序制定自下而上（方案一）和自上而下（方案二）2种计算方案。对2种方案各开采步骤进行有限元应力分析,对比2种方案下开拓巷道的围岩应力分布状态和巷道稳定的安全系数,选取合理的阶段开采顺序。结果表明,在开采过程中2种阶段开采顺序下的绝大部分巷道围岩局部有拉应力产生;方案二与方案一相比,拉应力的分布范围更小,开拓巷道围岩最小主应力最小值较大,安全系数也较高,开拓巷道更为稳定。因此,采用自上而下开采顺序的方案二即先采-750 m阶段、后采-830 m阶段的开采方案更优。     

基于GRNN的金山店铁矿爆破振动峰值速度预测

为研究爆破振动对金山店铁矿地表构筑物和井下巷道的影响,引入广义回归神经网络(GRNN)的方法,分别以地表、井下部分振动监测数据为学习样本对GRNN进行训练,构建地表、井下爆破振动峰值速度的GRNN预测模型,以剩余振动监测数据为检测样本对地表和井下GRNN预测模型进行检验,并将GRNN模型的预测结果与BPNN、基函数回归法和经验公式法作对比。同时,将地表、井下GRNN模型的预测结果与以地表和井下综合训练数据为学习样本构建的综合GRNN预测模型进行对比。研究结果表明:对于地表监测点,四种方法的预测误差率依次为12.1%、18.9%、30.3%、43.7%;对于井下监测点,四种方法的预测误差率依次为14.0%、16.2%、19.9%、23.0%。GRNN的预测精度最高,其为爆破振动峰值速度的预测提供了一种新方法,且采用GRNN对地表、井下质点爆破振动峰值速度分别进行预测更加合理。     

主溜井矿石运移及井壁破坏特征的相似试验研究

为研究溜井矿石运移及井壁破坏特征,以金山店矿垂直主溜井为例,根据工程特点和相似理论,构建了由井口卸矿模拟装置、井筒适配装置、底部放矿适配装置、高速摄影系统和数据分析系统等部分组成的溜井溜放矿相似试验平台。以运动学理论为基础,在试验平台上进行溜矿段溜矿相似试验,得到了溜矿段矿石的运动轨迹,试验的井壁冲击破坏部位按相似比还原后与理论分析和矿山井壁冲击破坏检测结果相近;以椭球体放矿理论为基础,在试验平台上进行贮矿段放矿相似试验,得到了贮矿段井壁磨损分区范围,试验的井壁磨损破坏区域按相似比还原后与理论分析、PFC2D放矿数值模拟以及矿山井壁磨损检测结果相符。研究结果表明,溜井溜放矿相似试验平台及其溜放矿相似试验适用于溜井的矿石运移及井壁破坏特征研究,试验结果为金山店矿现服役主溜井的井壁加固方案优化和新设计的采区溜井支护方案优化提供了依据。     

溜井放矿过程中贮矿段井壁动态应力分布特征研究

溜井放矿过程中贮矿段井壁的磨损破坏程度与井壁动态应力的分布特征密切相关。以金山店铁矿主溜井为工程背景,基于Janssen公式,引入超压系数,推导贮矿段井壁动态应力的理论计算公式,计算不同高度处井壁动态应力的理论值;采用颗粒流程序模拟主溜井放矿过程,分析贮矿段井壁动态应力的分布特征;基于自主研发的溜井放矿相似试验平台,配合应变仪,对放矿过程中贮矿段井壁不同高度处的应变值进行监测,通过应变仪的率定参数将其转换为对应的动态应力值。将理论计算、数值模拟所得结果与相似试验所得井壁动态应力及井壁磨损分区范围进行对比。研究表明:理论计算、数值模拟、相似试验所得井壁动态应力的最大相对误差率在19%以内,验证了理论计算公式的合理性;三者所得井壁动态应力的均值在放矿口以上(5.0 m,15.0 m)范围内均超过了228 k Pa,在(15.0 m,30.0 m)范围内均不足204 k Pa,分别对应于相似试验中井壁的重磨损区及轻磨损区;井壁动态应力越大则井壁磨损程度越重,从力学角度解释了贮矿段井壁磨损破坏程度差异的原因。     

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。     

霍各庄南矿段地下开采中露天境界顶底帮稳定性分析

针对霍各庄矿区南矿段从露天开采转入地下开采时已有露天边帮的稳定性问题, 选取霍各庄矿区南矿段典型勘探线剖面处露天境界最终边帮建立了模型, 运用有限元强度折减法找到了已有露天边帮的潜在滑移面, 采用边坡稳定矢量分析法对该露天境界顶、底帮在各个工况下的稳定性状态进行了分析。分析表明:边坡稳定矢量分析法可同时求解露天境界顶、底帮在潜在滑移面方向的安全系数; 该矿段露天边帮在露天开采结束时状态稳定; 露天境界顶帮的安全系数随地下开采向下延伸不断变小, 并在地下开采首中段时产生失稳破坏; 整个地下开采过程中, 露天境界底帮的安全系数受采动影响较小, 边帮一直处于稳定状态。