基于响应曲面法的崩落法采场结构参数优化

针对无底柱分段崩落法放矿过程中顶部、侧面和正面等各部位废石混入情况无法定量分析的问题,设计了一种原位替换法相似性物理模拟试验,得到了各部位废石混入量,找到了各部位废石混入关键点。 利用Design-Expert中Box-Behnken方法设计了15组试验,系统研究了分段高度、进路间距和崩矿步距之间交互作用对废石混入的影响,构建了以混岩率为响应值的二次响应面模型,运用响应面分析法得到了最优采场 结构参数,并对优化结果采用原位替换法进行了验证。结果表明：①采用矿山原结构参数分段高度、进路间距和崩矿步距分别为12 m、12 m和3 m进行原位替换法相似性物理模拟试验,当矿石回采率为80%时,正面废 石、两侧废石和顶部废石的混入率分别为16.7%、8.3%和2.5%,矿石总混岩率为27.5%;②对响应面模型进行分析,分段高度、进路间距和崩矿步距及其交互作用均对矿石混岩率有显著影响,回归模型拟合的相关系数 接近于1,方程的预测数据和实际数据之间具有一致性,优化后的分段高度、进路间距和崩矿步距分别为16.59 m、17.42 m和4.02 m;③矿石回采率为80%时,优化后的结构参数与原结构参数相比,正面和两侧废石混 入率分别降低3.6%和1.7%,顶部废石混入率增加0.7%,总混岩率降低4.6%,取得了较好的放矿效果。上述研究进一步表明：采用原位替换法对废石混入规律进行分析,并通过响应面法对结构参数进行优化的研究思路 具有一定的实用性和可操作性,对矿山采场结构参数优化具有一定的参考意义。     

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。     

基于闭合多边形面集划分的露天矿虚拟现实构模研究

针对露天矿三维建模因采场经常变动需快速重构的问题,采用无向图树结构提取闭合圈的算法,将地形、采场和地质体3种不同结构体分解为4类闭合多边形集,再分别对各类闭合多边形进行面集划分,并结合矿山实际,实现露天矿山虚拟现实构模,实例表明:建模方法简单,速度快,无人工干预。与传统的D-TIN三角化方法相比,充分利用了多边形原有的矢量拓扑结构,简化了面集构模算法,有助于大规模复杂场景的动态建模。     

挑檐式结构无底柱阶段崩落采矿法试验研究

崩落采矿法在实际生产过程中矿石损失贫化较难控制，放矿过程中废石漏斗的形成与破裂是造成矿石损失贫化的主要原因。为延缓放矿过程中废石漏斗的形成和到达放矿口的时间，提出了一种挑檐式结构的无底柱阶段崩落采矿法。该方法以阶段为单位，使得每个下分段都超前其上分段一个挑檐距离，在回采巷道工作面形成挑檐结构，回采工作都在其正上方挑檐结构的遮掩下进行。为验证挑檐结构方案的放矿效果，利用多分段放矿模型进行了挑檐结构下放矿和传统结构下放矿2组物理模拟试验，认为在保持矿石回采率80%的情况下，挑檐结构的矿石贫化率可降低5.3个百分点。在弓长岭井下矿-280~+48 m段4-5号穿脉进行了挑檐结构工业性试验，分别对挑檐结构和原结构进行了9个崩矿步距回采的放矿跟班测定。结果表明：挑檐结构与原结构相比，贫化率可降低3.8个百分点，主要原因是挑檐结构可阻挡顶部覆盖岩石，使其向本分段崩落矿石后方移动，而不出现侧漏现象，提高了纯矿石放出量，矿石贫化减小。上述分析进一步表明：挑檐结构方案施工简单，适用于中等稳定以上矿体地下开采。