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。     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中,矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置,对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例,建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论,结合相似试验结果,得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置,误差不超过4.84%,理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中，矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置，对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例，建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论，结合相似试验结果，得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置，误差不超过4.84%，理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

矿山溜井卸矿结构优化

针对传统溜井卸矿结构的不足,通过PFC~(3D)研究矿石溜放规律,优化了卸矿结构参数,提出了一种新型溜井卸矿结构。结果表明,此溜井卸矿结构可有效保护上部溜井,延长溜井服务年限。     

高溜井粉尘扩散特征试验研究

为了研究高溜井放矿时粉尘分布及扩散特征,采用相似实验的方法,通过改变矿石质量、粒径、连续放矿次数和溜井放矿高度等条件,监测3个中段的粉尘浓度和风速变化。实验结果表明,粉尘浓度、风速最大值随着放矿质量、连续放矿次数及溜井放矿高度的提高而增大,随矿石粒径增大而减小。选用Fluent软件中DPM模型来模拟不同时刻模型整体的压力、风速变化情况。模拟结果表明,随着矿石颗粒从溜井顶端向下做加速运动,越靠近溜井底部压强越大;放矿时间越长,风速值波动越小,斜溜槽内风速值较大。实验研究结果与模拟计算结果具有很好的一致性。     

格拉斯伯格矿溜井风流循环系统试验结果

弗里波特矿产公司印尼子公司(PTFI)所经营的格拉斯伯格矿位于印度尼西亚的伊里安查亚省,该矿采用一组深各500m的垂直溜井将采下矿石从露天采场转运到选矿厂。目前,溜井系统的矿石处理量约为125万t/d,今后将增大到240万t/d。这样大量的溜放矿岩会在井下矿仓内造成很大压力,一旦中止给矿,就不能再保持这种压力,结果,矿岩和风流便沿溜井向上反冲。为了消除或者减轻这一问题,试验了3种办法,即:采用风流循环系统、扩大溜井直径和减弱反冲气浪压力。最后一种办法是短期解决这一问题的最有效措施。作为长期解决办法,目前,该矿正在进行扩大溜井直径的工作。     

格拉斯伯格矿溜井风流循环系统试验结果

弗里波特矿产公司印尼子公司（ＰＴＦＩ）所经营的格拉斯伯格矿位于印度尼西亚的伊里安查亚省,该矿采用一组深各５００ｍ的垂直溜井将采下矿石从露天采场转运到选矿厂。目前,溜井系统的矿石处理量约为１２．５万ｔ／ｄ,今后将增大到２４．０万ｔ／ｄ,这样大量的溜放矿岩会在井下矿仓内造成很大压力,一旦中止给矿,就不能再保持这种压力,结果,矿岩和风流便沿溜井向上反冲,为了消除或者减轻这一问题,试验了３种办法,即：采用     

一条溜井年溜放2750万t矿石——原苏联磷灰石生产联合公司访问记

苏联磷灰石生产联合公司是苏联特大型独立矿山企业,既有大型露天矿,又有大型地下矿,年生产矿石5900万 t。矿山地处北极圈内,在使用溜井放矿方面积累了成功的经验,创造了一条溜井年溜放2750万 t 矿石的记录。露天矿采用高阶段排岩(沿山坡段高400～600m),还取得了安全排岩的经验。     

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。     

关于矿石在大型溜井中流动的研究(二之一)——溜井系统内矿石的混合

溜井系统的矿石混合特性,对质量管理;特别是对于在溜井系统中进行配矿的石灰石矿,具有重大意义。在本研究中,用玻璃球(作为大矿块)和特殊溜井系统的按比例缩小的模型,进行了旨在弄清矿石混合机理及其特性的试验。特别是在垂直溜井系统中,矿石的混合,除在周边之外,主要是在漏斗流区发生。由于玻璃球的咬合效应的加强,在溜井部分的这一漏斗流区,料流开始转为漏斗流,并变得较长,这将促进混合。根据假设的漏斗流区的表观下降速度区而计算出的混合特性曲线与试验结果非常一致。在试验时未能再现真实溜井系统中经常出现的断续重力流动,所以,未能见到斜溜井中由于断续流动的作用而引起的特殊混合。尽管如此,矿石在斜溜井内的混合被促进的程度仍然稍大于垂直溜井的混合。     

井壁摩擦对贮矿段矿岩运移速度分布特征的影响

为研究井壁摩擦对溜井贮矿段矿岩运移速度的影响,引用Beverloo经验公式、稳定质量流动量定理和牛顿内摩擦定律分析了摩擦对矿岩速度分布的影响,采用离散元程序,探究了矿岩速度分布特征。研究发现,井壁摩擦作用是导致垂直溜井贮矿段筒仓内同一平面的矿岩存在速度差的主要原因,摩擦力对井壁附近矿岩的减速作用尤为明显。研究表明:(1)无摩擦作用时,溜井贮矿段筒仓内的矿岩作铅垂向下匀速运动;(2)有摩擦作用时,与井壁接触的矿岩运动速度减小,导致同一平面的相邻矿岩存在速度差,矿岩颗粒间产生内摩擦力,进而影响了整个贮矿段内矿岩运动速度的分布特征;(3)在较大的摩擦作用下,溜井放矿漏斗内的矿岩运移速度的差异性更大;(4)井壁与矿岩间的摩擦系数增大,摩擦作用的影响范围及影响程度也随之增大。提出了通过控制井壁摩擦作用解决溜井堵塞、井壁磨损问题的措施。     

溜井贮矿段矿石运移规律及井壁磨损研究

地下金属矿山主溜井运输系统中,由于贮矿段在放矿过程中持续地受到磨损,研究放矿过程中矿石的运移规律对贮矿段井壁防护具有重要意义。以某金属矿山主溜井为例,利用PFC^2D软件建立溜井放矿模型。研究表明在放矿过程中,贮矿段井壁会发生超压现象,位于溜井变截面超压最明显;矿石在溜井中的流态主要呈现整体流和中心流;根据椭球体放矿理论,得到溜井贮矿段井壁磨损区域图,为贮矿段井壁防护提供依据。     

关于矿石在大型溜井中流动的研究(三之一)——石灰石矿溜井的混合特性

峨朗石灰石矿的溜井是斜溜井,田海石灰石矿的是垂直溜井,这两个矿的溜井系统中的溜口和料斗的布置型式是相同的。它们的井径大致相等,卸入矿石的粒度分布也相同。通过测定这两个溜井系统的混合特性,已经弄清了斜溜井所特有的混合对定量分析的影响。为了描述这部分的速度场,本文推荐了一个单一的参数线性函数。根据速度场计算出的混合特性曲线能与斜溜井其它种混合特性非常吻合。本文还推荐了描述漏斗流区速度场的公式,该式通用于倾斜溜井和垂直溜井这两个系统。因此,可以进一步推测具有较短溜井和峨朗矿未来溜井系统的混合特性。根据混合特性曲线,推测了溜井系统的有效容量。也讨论了溜井直径扩大的机理。根据假设的机理从理论上推测的井径与累计排矿量之间的关系同试验结果非常吻合。本文推导出了一个方程式,利用该方程式,可根据卸入矿石品位的梯形变化及混合特性,推测出排出矿石的品位变化。根据峨朗石灰石矿的实例研究,现已证明排矿品位的最大变化幅度取决于:1)单位批量卸入矿石时,各采区矿石的卸入顺序;2)单位批量的矿石量;3)溜井系统的混合特性。     

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。     

溜井中矿石移动的研究(五之二)——投入溜井矿石粒度分布的测定及其有关问题的研究

6.溜井容量的推测 (1)为了解矿石在溜井中移动特性而进行的涂色块石试验,为整个研究提供了最重要的基础数据。试验结果表明,这种试验方法实际上是间接测定当时溜井的容量。 (2)理论研究如果溜井断面内任意位置的下降速度向量与溜井的轴向相同,在已投入A种矿石的溜井中,从某一时刻开始连续投入质量不同的B种矿石时,在溜井中,矿石A和B之间形成边界面。我们称这种边界面为界面。在涂色矿石层的厚度可忽略不计时,在将其上部     

高深溜井悬拱堵塞相似试验研究

针对矿山高深溜井矿石悬拱导致溜井堵塞的问题,以眼前山铁矿2#主溜井为工程背景,用极限平衡法分析了矿石成拱机理,并利用亚克力管构建相似模型,综合含水率、材料级配等参量,对溜井卸矿进程进行模拟.通过观察放矿过程中料头的凝结状态,总结含水率、材料级配及料头高度对矿石成拱的影响规律.结果表明,利用亚克力管的相似模拟结果与实际情况较为符合,验证了相似模拟的可靠性.研究结果对矿山高深溜井成拱堵塞的防治具有一定指导意义.     

露天矿溜井直接爆破降段法

采用采场内平峒溜井开拓运输的露天矿,随着采矿场的下降,经常要进行溜井降段。目前,国内露天矿的溜井直径,一般为允许溜放矿石最大块度的3～5倍。为不使降段爆破产生的大块堵塞溜井,通常用的是贮矿爆破法,即首先将井筒贮满矿石,而后在降段井颈周围穿孔、爆破。这种工艺方法比较可靠,但很繁杂,尤     

谦比西铜矿主溜井系统的完善

在谦比西铜矿恢复生产设计中，利用新增卸载站兼卸矿石和废石并实现矿，废石分流，圆满解决了基建和生产及生产期间的矿，废石溜放问题。简述了主溜井系统设计遇到的问题及处理方法。     

溜井中矿石移动的研究(十)——垂直长溜井特性的研究

1 引言溜井的混合特性,可以认为是各个溜井系统所固有的。因此,为了了解长而垂直的“权现”溜井的混合特性,进行了试验。其结果,了解到并不能因溜井延长而促进矿石的混合,也明显看出,长溜井的混合机理与斜溜井的不同。了解溜井所固有的混合特性的最重要意义在于:根据混合特性的数据,通过在工作面将品位不同的矿石适量地卸入溜井,就可以在质量稳定方面进行管理。掌握了混合特性以后,将质量不同的各种矿石混合卸入溜井,就可以在排矿时将排出矿石的