我国周期式高梯度磁分离设备研究现状与展望

本文介绍了周期式高梯度磁分离设备的研发背景与发展概况,主体结构与分离机理;简述了我国周期式高梯度磁分离设备的研究现状;探讨了周期式高梯度磁分离设备的大型化及运用数值模拟分析软件在周期式高梯度磁分离设备磁场与流场研究领域的重要性。     

BGRIMM浮选机放大方法与技术

低品位矿产资源高效开发对大型浮选装备技术有强烈需求。几十年来,世界范围内浮选装备的研究主要致力于设备的大型化。浮选机放大方法是浮选装备大型化的关键问题。简要分析了世界上主要浮选装备的大型化历程及其放大方法。阐述了我国BGRIMM系列浮选机的放大方法。BGRIMM系列浮选机的放大方法从相似放大理论、计算流体力学仿真优化和工业试验验证三个方面实现浮选装备的大型化。提出了以平均叶轮搅拌雷诺数相等、以几何相似及悬浮相似为核心的浮选设备放大方法。通过动力学准数分析论证了系列浮选机一致的动力学特性。建立了准确的浮选机CFD仿真优化模型,通过CFD辅助放大设计实现了大型浮选机细节优化。工业试验研究作为浮选机放大研究的关键环节,验证了大型浮选机优良的动力学性能。放大方法指导了BGRIMM系列浮选机的大型化,推动了低品位矿产资源的高效开发。     

BGRIMM浮选机放大方法与技术

低品位矿产资源高效开发对大型浮选装备技术有强烈需求。几十年来,世界范围内浮选装备的研究主要致力于设备的大型化。浮选机放大方法是浮选装备大型化的关键问题。简要分析了世界上主要浮选装备的大型化历程及其放大方法。阐述了我国BGRIMM系列浮选机的放大方法。BGRIMM系列浮选机的放大方法从相似放大理论、计算流体力学仿真优化和工业试验验证三个方面实现浮选装备的大型化。提出了以平均叶轮搅拌雷诺数相等、以几何相似及悬浮相似为核心的浮选设备放大方法。通过动力学准数分析论证了系列浮选机一致的动力学特性。建立了准确的浮选机CFD仿真优化模型,通过CFD辅助放大设计实现了大型浮选机细节优化。工业试验研究作为浮选机放大研究的关键环节,验证了大型浮选机优良的动力学性能。放大方法指导了BGRIMM系列浮选机的大型化,推动了低品位矿产资源的高效开发。     

基于FLUENT对采空区氧气浓度场的数值模拟

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍采空区氧气浓度场数值模拟的理论基础,阐述应用FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤,给出了模型中主要参数的确定方法.最终应用数值模型对东滩煤矿143下09工作面采空区的氧气浓度场分布规律进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,结果表明,基于FLUENT的数值模拟技术是研究采空区氧气浓度场的分布规律的可靠手段之一.     

U形通风下采空区瓦斯运移分布规律模拟与实验研究

利用数值模拟技术与相似材料模拟实验,对汾西润泰井矿正明煤业有限公司0401工作面采空区瓦斯分布规律进行研究。数值模拟与相似模拟进行相互修正,印证了采空区瓦斯区域划分研究的科学性、合理性,从而为煤矿生产中采空区瓦斯灾害的防控工作提供了理论参考。     

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。     

水平厚煤层露井联合开采下边坡破坏机理

通过数值和相似材料模拟2种方法对露井联采下露天边坡的破坏过程进行了研究,结果显示,露天边坡的破坏是一个渐进的过程,决定开采安全的主要因素为露天与地下开采的边界垂直安全高度.并通过相似模拟试验分析,提出了地下开采的安全开采顺序.     

重介质旋流器流场湍流数值计算模型的选择

简述了重介质旋流器理论研究的现状，给出了计算流体力学基本方程及各种湍流数值计算模型.在相同边界条件下采用k-ε，RNG，RSM三个模型对重介质旋流器流场进行试探性数值模拟，并与相同边界条件的试验测量结果进行比较，最后选定RSM模型用于重介质旋流器流场数值模拟的湍流模型.     

空场法开采围岩变形相似模拟与数值模拟

缓倾斜矿体采用空场法进行开采时,采空区围岩将会发生较大变形甚至垮落,从而导致地表沉降等一系列地质灾害发生.因此,有必要在矿体开采前进行上覆围岩变形规律研究.首先通过相似理论构建室内相似模型,得到矿体开挖过程中围岩的变形规律及顶板垮落高度;其次通过FLAC~(3D)数值模拟计算得到围岩的应力应变分布情况,预测出顶板可能发生冒落的区域.研究结果表明,室内相似模拟试验上覆岩层移动变形规律与数值模拟计算结果表现出很好的一致性,两者起到了相互印证的作用,对矿山安全开采有一定的指导意义.     

尾矿坝溃坝数值模拟研究

针对近年来尾矿坝(库)溃坝事故不断增多以及溃坝事故现场数据不容易监测的问题,提出了采用数值模拟的计算机技术模拟事故现场的方法。首先,根据溃坝本身的特点以及溃后泥砂流流动特性选择VOF模型作为数值计算的基本模型,利用Fluent3D流体模拟计算软件进行数值计算。通过相似模拟试验和数值计算结果对比发现,溃坝后泥砂流的泥深分布与冲击力变化曲线都具有相同的趋势,并且各自峰值的相似度较大,证实了利用Fluent3D软件来模拟尾矿坝溃坝后泥砂流流动是可行的,初步解决了因尾矿坝溃坝具有瞬间性及极强破坏性而不易监测到溃坝现场数据的难题,为进一步研究尾矿坝溃坝防护措施打下了基础。     

房柱式开采上覆岩层破坏与垮落机理

针对房柱式开采及回采情况，提出了带柱帽的无梁楼盖体系计算模型，对煤柱和顶板内的应力、位移进行了详细计算及破坏过程分析.提出了某个煤柱首先破坏后，会产生连锁破坏现象.同时采用相似材料模拟试验和FLAC^3D数值计算验证了计算模型的正确性.     

极薄保护层钻采数值模拟和相似材料模拟试验研究及应用

本文采用数值模拟、相似材料模拟试验等方法研究极薄下保护层钻采上覆煤层应力和变形规律,并与崔庙煤矿现场工业试验结论进行对比,验证了数值模拟与相似材料试验的正确性,其可以为极薄煤层首次开采保护层现场应用提供设计指导。     

软岩地区综放开采“两带”高度的观测研究

文中根据现场实测、综合数值模拟与相似材料模拟等多种手段,对敏东一矿"两带"发育高度进行了全面研究分析,总结出其软岩综放开采条件下"两带"高度数值,对具有相似条件矿井的"两带"高度预计具有参考价值。     

煤与瓦斯突出物理模拟相似准则建立与分析

相似准则是物理模拟的理论依据,是研发相似材料确定试验条件的基本前提。煤与瓦斯突出物理模拟相似准则是制约模拟试验发展的瓶颈。针对描述煤与瓦斯突出全过程的力学模型尚未建立的现状,尝试采用描述突出孕育阶段的气固耦合模型进行相似准则推导。基于气固耦合方程,采用相似变换法推导了相似准数。该组相似准数可保证煤岩变形破坏规律相似,却难以发生突出现象。提出了采用能量模型推导煤与瓦斯突出相似准则的思路。改进了前人的能量方程,经过相似变换导出了新的相似准数。该组相似准数可保证试验模型与原型能量集聚、转移和释放规律相似。结合两组相似准数,在保证能量模型相似的基础上,考虑煤岩变形破坏规律相似,确定了煤与瓦斯突出物理模拟相似准则。与前人的物理模拟试验结果进行对照,验证了相似准则的合理性。     

采场顶柱力学简化计算模型研究

建立合适的采场顶柱力学简化计算模型是进行采场顶柱稳定性分析的基础。为了探究符合实际且便于工程应用的采场顶柱力学简化计算模型,根据约束条件的不同,将采场顶柱简化为3种常见梁模型:两端固定的梁、简支梁和悬臂梁模型,以均布荷载代替采场顶柱所受上覆岩层压力,应用弹性理论求解出3种采场顶柱力学简化计算模型的应变解析解;同时建立相应的有限元数值计算模型,分析采场顶柱的应变分布特征;将数值模拟所得结果与力学简化计算模型理论计算结果进行对比分析,并以程潮铁矿西区充填法试验采场为例,建立采场顶柱相似试验模型,对相似试验中采场顶柱底部应变进行监测。结果表明:将采场顶柱简化为简支梁力学计算模型所得应变分布特征与数值模拟结果及相似试验监测数据具有一致性;工程中可采用简支梁模型分析采场顶柱的稳定性。     

工程地质模型在保水采煤研究中的应用

以陕北榆神府矿区保水采煤研究为目的,建立了矿区保水采煤的工程地质模型。论述了煤矿保水采煤工程地质模型的组成内容,并以保水采煤的工程地质模型为基础,运用相似模拟实验和数值模拟方法,对矿区不同工程地质条件下的保水采煤进行了研究。     

突出煤相似材料单轴压缩的PFC2D模型细观参数标定研究

为了研究突出模拟相似材料单轴压缩颗粒流PFC2D模型宏细观参数之间的关系及对其细观参数进行标定,根据相似材料的配比构成及力学特征,以平行黏结模型作为颗粒接触的本构模型,在各细观参数影响因素分析的基础上,提出了试错法标定细观参数的宏观参数标准和具体流程,在相似材料的单轴压缩颗粒流模型细观参数标定中,通过赋予细观参数的数值模型计算得出的宏观参数、应力应变曲线和试件破坏特征均与室内物理试验结果相近。     

多煤层条带开采模拟理论研究

采用相似材料模型实验、有限元数值模拟相结合的综合研究方法,对不同层间距的3层煤条带开采进行了系统的理论研究.揭示了多煤层条带开采的移动变形规律,岩层内波浪沉降发育规律及与层间距、条采尺寸、采出率的相互关系等,提出了多煤层条带开采煤柱的留设方法,为工程实践提供了理论依据.     

三维激光扫描监测相似材料模型含水率研究

相似材料模拟是研究岩层移动与破坏的主要手段,相似材料模型的含水率与模型强度密切相关。高效监测相似材料模型含水率变化是相似材料模拟试验是否成功的关键。探讨了采用三维激光扫描技术进行相似材料模型含水率监测的可行性。首先分析了激光反射强度值与相似材料含水率之间的关系,进而讨论了三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度。研究表明:激光反射强度值对相似材料含水率较为敏感,两者之间为指数关系,三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度可达到0.23%,能够满足相似材料模型含水率监测的精度要求,为相似材料模型含水率监测提供了一条新途径。     

相似材料模拟试验中的误差补偿理论

在相似材料模拟试验模型铺设过程中,实际铺设模型与设计要求的理论模型相比,总会存在一定的误差,故相似材料模拟试验结果也就会产生相应的误差.以岩梁理论和弹性力学为基础建立了相似材料模拟试验的误差补偿理论.经过误差补偿可减少模拟试验误差,从而可以实现相似材料试验结果由定性向定量的转化.