基于分维数的三维单裂隙注浆体流动数值模拟研究

为了研究单裂隙中注浆体扩散的速度特征,结合裂隙岩体的分维数特性,构建与真实裂隙一致的三维单裂隙模型。通过不同的分维数构建不同形态的单裂隙模型。运用COMSOL Multiphysics模拟不同水灰比的注浆体在单裂隙中的流动速度特征。结果表明:扬程一定时,单裂隙的三维形态和注浆体的水灰比是影响浆体流动速度的重要因素。当分维数一定时,注浆体的水灰比越大,其扩散的流动速度越大,呈非线性增加。随着扩散距离的增加,其流动速度呈非线性降低,且下降速率逐渐减小。当扩散到一定距离后,流动速度趋于一个稳定值。水灰比越大,其流动速度的下降速率相对较小。随着分维数的增加,三维单裂隙模型的裂隙面越平整,其浆体流动速度越大。     

含水率对放矿松动体形态的细观影响

为从细观尺度研究矿岩含水率对自然崩落法放矿松动体形态的影响,对非饱和矿岩颗粒间的受力进行了分析,并分别将放矿场内细颗粒流与大块离散矿岩利用格子波尔兹曼法与离散元法处理,基于格子波尔兹曼法-离散元法耦合算法建立自然崩落法放矿模型,得出含水率与放矿松动体形态间的关系,并通过将模拟结果与已有研究结论进行对比分析,验证了基于格子波尔兹曼法-离散元法耦合算法的放矿模型准确性及可靠性.研究表明:矿岩含水率对放矿松动体形态影响显著,在同等矿岩放出质量分数情况下,随着含水率的增大,放矿松动体高度呈先增大后减小的趋势,放矿松动体形态先逐渐变为细长型再逐渐恢复,放矿松动体形态变化的含水率临界值在10%左右.      

期望体理论的实验研究及端部放矿崩矿步距优化

放出体形态研究是研究崩落矿岩流动规律和确定最优采场结构参数的基础.基于标志颗粒法,通过底部与端部放矿物理实验,研究无限边界条件和半无限边界条件下放出体形态及其变化规律,验证期望体理论的可靠性和适用性.在此基础上,开展了18 m×20 m结构参数下端部放矿崩矿步距的优化实验研究.研究结果表明:实际放出体形态并不是标准的椭球体,而是与期望体更为相近;在无限边界条件和半无限边界条件下,放矿量与放出体高度满足幂函数关系,与放出体半径满足指数函数关系;建议在18 m×20 m结构参数下,优先选用无贫化放矿方式和4.6 m的崩矿步距.      

我国放矿学理论研究的最新进展

80年代初,我国学者苏宏志教授在放矿学理论研究中,提出了“放出期望体”理论,从而打破了从50年代到70年代末,我国对放矿学的研究始终以椭球体理论为中心,椭球体理论在放矿领域占主导地位的格局。 所谓放出椭球体是用椭球体对变位放出体进行的近似假设,形似而不是神似,表面相似而不是内部机理相似,因而也就一直解释不了正常放矿时放出体上下不对称的畸变形态,由此引发了一系列难以圆满解答的矛盾. 研究生魏善力在放出体的测定上研究出一套新的方法,他认为:放出体不能用椭球体来表示,所谓“放出体”是指在同一试验条件下,多次试验测得的放出体形状的平均情况,是已经抽象化的放出体。     

不同纤维种类及掺量条件下胶结充填体力学行为研究

为改善嵩县山金胶结充填体稳定性，开展了不同玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维种类及不同掺量条件下的胶结充填体抗压强度试验，对比研究纤维对胶结充填体抗压强度及破坏形态的影响规律。试验结果表明：聚丙烯纤维对胶结充填体抗压强度的改善效果最为显著，其次为玄武岩纤维和玻璃纤维；不同纤维掺量条件下胶结充填体抗压强度变化呈现先增大后减小的趋势，当纤维体积掺量为0.2%时胶结充填体的抗压强度最高，此外纤维的加入对灰砂比较低的胶结充填体抗压强度改善更为明显。纤维掺量在不同养护龄期对胶结充填体的影响程度均大于纤维种类。在抗压强度试验下，未添加纤维的胶结充填体破坏时产生片落和裂纹贯穿现象，添加纤维的胶结充填体破坏时裂纹粗而长，并且产生了更多的细裂纹。     

基于剖面的山东省龙泉站金矿矿体三维模型的建立与应用

针对山东省龙泉站金矿现状研究中存在的问题,提出了建立龙泉站金矿区地质体（金矿体、金矿化体、断层）三维模型的解决方法,利用VC^＋＋和OpenGL语言开发了针对金矿的三维地质建模与可视化系统,在该系统中以金矿区已有的地质体剖面为基础数据建立了矿区金矿体、金矿化体、断层的三维实体模型;模型展示了金矿地质体的空间形态及相互关系,显示了矿化蚀变带特征;并根据模型显示形态结合成矿地质背景对矿区深部找矿前景进行了初步预测。因此,金矿区地质体三维模型的建立与应用对于完善数字矿山工程、提高生产工作效率、加快矿业信息化建设具有十分重要的意义。     

基于超声波波速及 BP 神经网络的胶结充填体强度预测

尾砂胶结充填体作为一种水泥基多相复合材料,其单轴抗压强度与超声波波速受水泥含量、固体质量分数、试件形态等因素影响.通过制备三种形态(7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm立方体,Φ5 cm×10 cm圆柱体和Φ7 cm×14 cm圆柱体)的试件并进行单轴抗压强度试验和声波波速测试,对充填体强度和波速受水泥含量、固体质量分数和试件形态影响的规律进行了灰色-关联度分析.结果表明:水泥含量是影响强度的关键核心因素,关联度为0.837;固体质量分数是影响波速的关键核心因素,关联度为0.712.建立了充填体强度-波速指数函数预测模型和BP神经网络预测模型,通过对两种预测模型进行统计分析的F检验和t检验验证了两种方法在充填体强度预测的可行性,为胶结充填体的强度预测提供了新方法.      

矿石残留体对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

无底柱分段崩落法矿石残留体的形态和大小在端部放部矿对放矿效果有着重大影响,通过宽甸硼矿的生产实践证明,留取适当的矿石残留体对降低贫化损失极为重要。     

多放矿口条件下崩落矿岩流动特性

基于离散元理论和PFC3D程序构建放矿模型,探究多放矿口条件下崩落矿岩流动特性,实现多放矿口条件下放出体及矿石残留体形态变化过程的可视化.同时,将模拟结果与已有研究结论进行对比分析,验证基于PFC程序的放矿模型在崩落矿岩流动特性研究中的可靠性.放矿PFC模拟结果表明,多放矿口条件下放出体形态会因各放矿口间的相互影响而产生交错、缺失等程度的不同变异,并不是一个规则的椭球体.在单一放矿口和多放矿口条件下,放出体高度的变化趋势均可概括为两个阶段:在放矿初始阶段,放出体高度呈指数形式快速增加,随放矿量的增加,其增长率逐渐减小;随后,放出体高度将随放矿量的增加而呈线性增长的趋势.矿石损失率随放矿口尺寸及崩落矿石层高度的增大而减小,随放矿口间距的增大而增大.当相邻放矿口间产生相互影响时,平面放矿方式与立面放矿方式相比,其矿石残留量更小,且崩落矿岩接触面呈近似水平状态下降.      

崩落法采矿中放出体流动特性的影响因素

基于颗粒元理论和PFC3D程序,构建具有矿石散体细观力学性质的放矿模型,开展崩落法采矿中放出体流动特性影响因素研究.运用统计学知识确定对放出体流动特性有显著影响的主要因素及其敏感性,得出其与放出体流动特性的关系,并通过已有研究结论与模拟结果的对比分析,验证了基于PFC3D程序的放矿模型在放出体流动特性影响因素研究中的适宜性与可靠性.研究表明:放出体颗粒形状、摩擦系数及放矿口尺寸三种因素是显著影响崩落矿岩流动特性的重要参数.在放矿初始阶段,放矿口尺寸对放出体形态影响最大,其次为摩擦系数,颗粒形状对其影响最小;在之后的放矿过程中,颗粒形状对放出体形态影响最大,其次为放矿口尺寸和摩擦系数.散体颗粒形状越不规则、散体内摩擦角越大以及放矿口尺寸越小则放矿越困难.