垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击，使松散储料被夯实，进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上，分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征，讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程，并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明：①矿岩块在垂直溜井中下落时，底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系；②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种“力链”的作用效果，冲击力越大，夯实的密实度和范围也越大，夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系；③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差，是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。     

溜井卸矿冲击对井内储料空隙率分布特征的影响

溜井放矿过程中堵塞问题与储料内部空隙率分布特征密切相关.为探究卸矿冲击对贮矿段储料夯实范围的影响,搭建１∶２０的溜井储矿段相似模型,研究了不同卸矿高度以及不同级配矿石卸矿冲击对贮矿段储料夯实效果的影响.研究发现:溜井上部卸矿冲击使储料散体排列重组,改变了储料面以下一定范围内的储料空隙率;散体卸矿冲击下,井内整体储料空隙率变化范围为３~８个百分点,随卸矿高度增加,空隙率逐渐减小,主要集中在储料面以下１５０ mm 范围内;大块矿石冲击下,储料空隙率变化范围远大于同质量散体矿岩的冲击,且随卸矿高度的增加,空隙率减小,主要集中在储料面以下２５０mm 范围内.结合研究成果,提出了避免卸矿冲击可能造成溜井堵塞的相关措施,对矿山生产实践具有一定的指导意义.     

高空溜井卸矿冲击风速模拟研究

为有效控制高溜井冲击气流,通过理论分析得出高溜井卸矿时冲击风速大小的主要影响因素有矿石卸载量、下落深度、矿块大小、溜井断面及溜井阻力系数等。以某矿单一高溜井为研究对象,利用Fluent软件模拟了矿石下落深度对溜井冲击气流的影响,结果表明冲击风速和气压与矿石下落深度呈正相关。     

高溜井卸矿冲击气流产生规律及其影响因素的数值模拟

高溜井卸矿过程中产生的冲击气流是卸矿硐室及其附近巷道产尘的主要原因,本文采用考虑气固两相间双向耦合作用及颗粒间碰撞作用的密相DPM模型进行模拟,对气相和颗粒相分别采用欧拉法和拉格朗日法建立控制方程,数值模拟研究高溜井卸矿时冲击气流产生及其与各影响因素之间的关系。计算结果表明：冲击风速随卸矿流量的增加而增加,但其增幅随卸矿流量增加而减小,最大冲击风速与卸矿流量成近似幂函数关系,且卸矿高度越大,幂指数越大,模拟得幂指数范围为0.593~0.732;卸矿高度越高,冲击气流越大,且最大冲击气流与卸矿高度的1.05次方近似成正比;矿石粒径越大,冲击气流越小,最大冲击风速与矿石粒径的-0.63次方近似成正比;多中段同时卸矿时,各中段产生的流场会相互作用,从而降低冲击气流的叠加。     

卸矿站冲击气流分布规律及影响因素研究

卸矿站卸矿时产生的冲击气流是诱导粉尘产生的主要原因,严重污染卸矿站及联巷作业环境。通过建立卸矿站气固两相流数学模型,运用Fluent软件对冲击气流产生过程及影响因素进行模拟研究。研究表明：冲击气流的大小对卸矿站粉尘运移有着直接影响;卸矿冲击气流最大值与卸矿量、矿石粒径均呈正比例关系;模拟结果与实测结果一致,为卸矿站冲击气流及粉尘的治理提供依据。     

溜井倾角对矿岩与溜井首次碰撞位置的影响

溜井卸矿过程中矿岩与溜井的首次碰撞所造成的损伤最为严重，溜井倾角影响着矿岩与溜井的首次碰撞位置，因此，研究溜井倾角对矿岩运动规律及首次碰撞位置的影响有利于优化溜井结构参数设计。采用运动学基本理论，推导了矿岩与倾斜溜井底板首次碰撞位置及速度的计算公式，研究了首次碰撞位置及速度与溜井倾角的关系，进行了不同溜井倾角条件下卸矿物理试验，得到了矿岩与倾斜溜井底板的实测首次碰撞位置并经过相似比还原后与理论推导结果进行了对比。研究结果表明：溜井倾角β是影响矿岩与倾斜溜井底板首次碰撞位置的主要因素，当矿岩初始速度v与倾斜溜井正方形断面边长D不变时，增大β,矿岩与倾斜溜井底板发生首次碰撞时的水平位移x与垂直位移y增大，碰撞速度v₁越大，碰撞位置距井口越远，反之，x、y、v₁减小，首次碰撞位置距井口越近。理论计算与试验所得首次碰撞位置误差不超过9.3%,表明了倾斜溜井理论分析模型的合理性。     

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。     

矿岩初始运动对其冲击溜井井壁规律的影响

溜井中运动的矿岩会与井壁发生碰撞并导致井壁的冲击损伤,研究矿岩在溜井中的运动规律,有利于减少矿岩与溜井井壁的碰撞概率。基于运动学原理,建立了矿岩运动初始方向与其运动规律的关系模型 ,得出了矿岩的运动轨迹方程,确立了矿岩块运动过程中与溜井井壁发生碰撞的条件,得到了矿岩块第1 次与溜井井壁发生碰撞时碰撞点的计算公式,研究了矿岩进入溜井时的初始运动对其在溜井中运动规律的影响 。研究表明：①溜井直径D、矿岩块初始速度[v0]及其方向[α]是影响矿岩块与溜井井壁碰撞的主要因素;②当D和[v0]保持不变时,随着[α]增大,碰撞位置h1越大,反之,h1越小;③当D和[α]保持不变时,随着 [v0]增大,碰撞位置h1越小,反之,h1值越大;④当[v0]和[α]保持不变时,随着D增大,碰撞位置h1越大,反之,h1越小。上述研究进一步反映出,适当增加溜井直径,选择合适结构,降低矿岩块进入溜井时的速度 ,能够降低矿岩块与溜井井壁的碰撞概率,有利于减轻溜井受冲击破坏的程度。     

倾斜溜井内的矿岩运动特征及其影响因素研究

溜井是矿岩运输的重要工程,因卸矿冲击造成的井壁损伤是制约溜井使用年限的主要问题。为分析倾斜溜井内矿岩的运动过程,通过PFC2D数值模拟试验﹐结合物理相似试验验证,模拟倾斜溜井卸矿过程,分析倾斜溜井内矿岩运动形式及速度变化特征,研究溜井倾斜角度对矿岩运动规律及撞击井壁位置的影响,讨论垂直溜井与倾斜溜井中矿岩运动方式的差异性。研究发现,(1)当溜井倾斜角度为60°时,两次撞击位置高度分别距离卸矿口1.36 m、 3.30 m,撞击速度分别为9.53 m/s、5.47 m/s,矿岩到达溜井底板时速度达到峰值16.17 m/ s;矿岩运动过程可简化为5个阶段﹐在分支溜槽内做匀加速的滑动或滚动﹐脱离溜槽以一定初速度作斜抛运动,与井壁发生两次撞击﹐沿着井壁做匀加速的滑动或滚动运动,最后到达溜井底板。(2)溜井倾斜角度对矿岩运动过程的影响非常显著﹐随着溜井倾斜角度的增加,矿岩两次撞击井壁位置距离卸矿口高度呈增加趋势;倾斜角度超过60°后﹐第2次撞击位置距离卸矿口高度和撞击速度急剧增大。(3)与垂直溜井相比,倾斜溜井中矿岩运动过程受井壁边界限制作用更显著﹐落体运动时长较短,矿岩与井壁存在较长距离的相对接触、滑动过程,对井壁造成摩擦损伤。     

铜兴公司卸矿溜井冲击性粉尘治理研究

矿山溜井卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘已成为矿井可呼吸性粉尘的主要来源,严重影响矿井职工的身心健康。为了有效控制溜井中的冲击性粉尘,在分析矿山溜井的产尘机理和特点的基础上,对国内外溜井防尘技术措施进行分析。从承德铜兴矿业有限责任公司矿山实际出发,针对该矿山矿石储量不宜在溜井工程上做大规模投资的实际,采用在卸矿硐室与支岔溜井的连接口安装细水雾喷雾系统进行降尘,同时在各支岔溜井安装密闭链式防尘挡板进行密闭封堵的综合性防尘措施。该技术措施可为其他矿山企业防治溜井防尘提供参考和借鉴。     

大型箕斗卸载方式的探讨

介绍了国内外外动力卸载箕斗和上开式曲轨自动卸载扇形闸门箕斗的应用及优缺点,研究了箕斗卸载方式对一次提升循环时间的影响,提出了大型箕斗采用外动力卸载的上开式扇形闸门箕斗,能使装卸载达到同步,缩短了一次提升的循环时间。     

卸矿站粉尘浓度影响因素的数值模拟研究

为了掌握卸矿站卸矿时卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件对巷道内粉尘浓度的影响,以国内某矿山2号卸矿站为研究对象,运用ANSYS软件对该卸矿站建模、模拟,研究巷道粉尘浓度与卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件之间的关系。研究表明,数值模拟结果与实测结果基本吻合;下风向巷道粉尘浓度大小与卸矿量成正比例关系,与风速、矿石粒径成反比例关系;满足生产条件的情况下,卸矿量5 000 kg/s、巷道风速1.5 m/s时,尽可能增大矿石粒径、定期清扫巷道壁面,可有效降低巷道粉尘浓度。     

大采高工作面回撤通道稳定性研究

该文以纳一矿6 m大采高6204工作面末采为工程背景,结合6204综采面末采中回撤通道出现的破坏问题,对回撤通道受采动影响进行数值模拟分析,确定工作面超前支承压力的影响范围以及随工作面推进主回撤通道应力分布变化情况。     

潘谢矿区采动岩体裂隙发育高度的研究

在分析淮南潘谢矿区覆岩工程地质岩组特征的基础上，建立了采动岩体力学计算模型，分析了巨厚松散强含水层下煤层在不同采高条件下采动岩体裂隙的演化规律，得出在不同采厚时采动裂隙发育高度最大74m．利用最小二乘法原理对采动岩体裂隙发育高度的实测数据进行拟合计算，得出潘谢矿区垮落带、导水断裂带高度的理论计算式．     

某铜冶炼厂废水泄漏地下水环境影响分析及应急处置效果预测

针对某铜冶炼厂废水泄漏对地下水的污染问题,运用基于GMS的数值模拟方法,分析了地下水环境影响,提出了相应的应急处置措施,并对应急处置的效果进行了预测。结果表明:在废水泄漏30天后停止泄漏的情况下,由于泄漏量较大且含水层渗透性较强,污染晕扩散距离及范围不断变大,可能影响到下游的居民生活水井;在采取应急抽水措施后,受污染地下水被抽水井控制在厂界附近,在140天之内被全部抽出,并送厂区污水处理站处理后回用,不会对下游地下水保护目标产生不利影响。     

大采高综采工作面煤壁稳定性及控制研究

为研究大采高工作面煤壁片帮问题及其控制方法,以甘肃某煤矿大采高综采工作面条件为研究背景,采用数值模拟和力学分析相结合的研究方法,开展大采高煤壁应力、位移分布特征和煤壁片帮控制研究。由数值模拟结果可知煤壁应力集中系数为2.14,煤壁最大位移位于煤壁上部区域,距离底板3.5～4.2 m,确定煤壁片帮高度2.1 m,约0.33倍的采高。通过建立煤壁梯形滑块力学模型,分析煤壁失稳极限平衡时的受力状态,计算得到煤壁护帮强度不小于0.365 MPa。研究成果可为该矿井及相似条件矿井控制煤壁片帮提供理论指导。     

导水裂隙带高度确定方法研究

为满足淮南矿区厚松散层下浅部煤层安全开采合理确定开采上限的需要,本研究通过经验公式法与回归分析得到的公式进行对比,获得符合本矿区地质条件和采煤方法的导水裂隙带发育规律及导水裂隙发育高度的预测公式。并与物理探测法和数值模拟法得到的结果进行比较分析,最终确定最合理的导水裂隙带高度。     

分段矿房法不同分段高度稳定性的FLAC3D数值模拟分析研究

以云南某铁矿分段矿房法为研究对象,结合矿体赋存条件,通过现场工程地质调查和室内岩石力学实验,利用CAD、数值模拟软件ANSYS、FLAC3D对分段矿房法的不同分段高度进行研究,分段按照每步10m高度进行开挖,对不同分段高度下采场应力、位移、塑性区三个参数的变化进行分析。研究结果表明：当分段高度达到40m时,开挖过程中采场顶板发生了拉伸破坏区域,间柱部分有贯通的剪切破坏塑性区出现,30m分段时采场处于稳定状态,不同分段高度下采场开挖形成的最小主应力均未超出岩体的抗拉强度,采场顶底板和上下盘的竖向横向位移量均处在采场安全位移的范围内,综合分析选取最佳分段高度为30m。研究结果可对矿山的安全生产提供指导性建议,为类似矿山提供参考借鉴。