岩石爆破块度分布的分形结构

应用分形几何理论研究了岩石爆破块度的分形特性，发现岩石的爆破块度具有良好的分形结构。建立了爆破块度的分维数与爆破参数的关系。由此可进行岩石爆破后的块度估算，爆破块度的预报和爆破参数的优化。     

岩石爆破块度分布的分形与分维

应用分形几何理论研究了岩石爆破块度的分形特性，发现岩石的爆破块度分布具有良好的分形特性。建立了爆破块度分维数与爆破参数的关系。由此可进行岩石爆破参数的优化和爆破块度的预测。     

原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征研究

利用分形理论探讨研究了原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征，并对影响块度分维的主要因素进行了灰色关联分析。     

煤岩力学性质对块煤率影响研究

为了解决赛蒙特尔煤矿采煤工作面块煤率低的问题,分析了现有煤矿地质条件下的煤样受不同性质力破坏对块煤率的影响程度,并将分形理论中的块度分布及分形维数作为煤的综合性能指标,研究了不同性质力破坏后的煤样块度分布、分形维数与块煤率之间的关系,通过该指标在一定程度上定性地反映出了煤矿出煤的块煤率,确定了煤岩力学性质对块煤率影响的关键因素。研究表明:煤样在压缩破坏时,分形维数最大,块度分布多,体积小,破碎度最高;煤样在剪切时,破碎度较压缩破坏时低,而随着剪切角减小,分形维数递增,块度分布变多,破碎度升高;煤样在受拉时,分形维数最小,块度分布最少,破碎度最低。     

岩石破碎块度分布分形预测

从分析岩石内部损伤发展入手，探讨了岩石破碎的分形规律，得出了损伤分形维数和块度分布分维数之间的关系，为预测块度分布提供了依据。     

煤的破碎特征研究

根据分形理论建立了煤的冲击破碎块度分布分形表达式,并利用冲击式破碎装置进行了正交试验。结果表明:在双对数坐标下的回归曲线均为直线,并且线性回归良好,说明使用分形方法可以描述煤的冲击破碎块度的分布特征。分析煤的冲击破碎块度分形维数的影响因素,冲击速度的影响最为显著,物料硬度的影响次之,冲击次数的影响很小;分形维数随着煤硬度的增加而减小,随着冲击速度的增大而增大。     

岩石天然块度预测的计算模型

为了对岩石天然块度作出合理正确的预测,分析讨论了岩体结构面的分形特征,提出了 一种利用分形分布、节理密度、岩石质量指标R_(Q,D)和结构面间距分布形式的联系来预测岩石天然块度。研究表明,此模型可以作为岩石天然块度的预测模型。     

冲击加载下煤岩破碎块度与能耗关系的试验研究

利用霍普金森压杆对煤岩进行不同冲击加载下的动态力学测试,研究煤岩破碎块度与破碎能耗之间的关系。利用筛分法确定煤岩破碎后的平均块度,借助分形理论,研究不同冲击加载下煤岩的破碎分形维数、破碎块度;借助不同冲击加载下煤岩的应力—应变曲线,依据应力波理论,分析煤岩的破碎能耗;并研究了煤岩的破碎块度与破碎能耗的关系。研究结果表明,在动态冲击试验下,煤岩冲击破碎后的块度具有较好的分形特性,分形维数能够反映煤岩的破碎和脆性程度。煤岩在不同冲击加载下,破碎平均块度在6~19mm之间。随着冲击加载速度的增大,煤岩越破碎,破碎块度越小,破碎能耗越大。     

基于分形理论的大直径深孔爆破块度分析

爆破块度作为爆破效果评估的重要因素,对于铲装运输等后续采矿工艺的开展具有极其重要的影响。基于凡口铅锌矿爆破块度优化的现场需要,对三种地下深孔爆破装药结构开展了爆破块度对比分析,运用分形理论研究了装药结构与爆破块度的关系。分析结果表明:分形维数与爆破块度呈现正相关关系,第一种装药结构最为合理,其爆破块度适中,爆破效果最好。研究成果为凡口铅锌矿爆破工艺优化提供了指导,为类似矿山生产实践提供了参考。     

节理岩体爆破的块度计算模型

以分形理论和现场实测数据为基础，提出了节理间距的Ｃａｎｔｏｒ集分布和岩体天然块度的计算方法，用随机分形构造模型描述爆破岩块的形成过程，按照损伤力学的方法，研究节理岩体爆破机制，提出岩体破碎比比率这一新概念，由此建立了节理岩体爆破块度计算的损伤模型。     

不同冲击比能下煤岩颗粒破碎的分形演化

为研究不同冲击比能对矿岩粒度分布的影响,根据分形理论建立了粒度分形维数与冲击比能的理论模型。利用落重试验机对无烟煤和矸石进行不同冲击比能下破碎试验,结果表明:冲击比能对无烟煤和矸石破碎粒度分布规律影响较小,G-S分布可以很好的表征不同冲击比能下无烟煤和矸石的累积分布规律;粒度分形维数随着冲击比能的增加呈对数增长。通过试验和其他学者的试验数据验证该理论模型的正确性。     

泥石流堆积区粒度分布的分形特征

结合"变换分形"和"累计和系列变换"的方法,提出泥石流沟堆积区颗粒的一阶累计百分含量与粒径之间满足一阶累计和分形分布,并对所研究的21条泥石流沟的变换分维值进行归纳,得出所研究区域泥石流沟堆积区颗粒一阶累计百分含量与粒径间分维数一般所在的区间,及泥石流沟与冲洪积沟变换分维数的不同点。     

煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。     

静载荷作用下颗粒破碎的分形统计规律研究

矿石颗粒外形的不规则、粒度的不均匀等因素致其与破碎设备的实际接触面积无法测定,导致单颗粒破碎时的实际破碎强度无法测定。为解决这一技术难点,对广西某碳酸锰矿石进行了单颗粒破碎及筛分研究,采用分形的方法,从单颗粒破碎后的分形维数入手,建立了单颗粒破碎过程中的实际抗压强度与颗粒粒径、分形维数之间的关系。结果表明：原料、返砂物料的单颗粒破碎后粒径的分形维数存在较大差异,建立了实际抗压强度与颗粒本身的单轴极限抗压强度、颗粒粒径、分形维数之间的函数关系式,利用统计规律有效地解决了工程颗粒实际破碎强度的计算问题。     

操作参数对立式辊磨机产品粒度分布特性的影响

利用实验室立式辊磨机对3种不同粒度级配的矿渣试样进行了粉碎试验,基于分形理论研究了粉碎后颗粒粒度分布的分形行为,结果表明,3种不同级配矿渣试样粉碎后的粒度分布具有自相似和分形特征。考察了不同操作参数(液压缸压力、电机转速和含水率)对矿渣粒度分布和分形维数的影响,结果表明,随着液压缸压力增加、电机转速降低,各矿渣试样粒度分布趋于分散分布,分形维数逐渐增大,最终趋向定值。在低压力和高转速下,初始颗粒级配对分形维数影响显著;含水率1%时粉碎效果较好,随着含水率增加,分形维数迅速降低。在实际生产中,分形维数可以粗略评价立式辊磨机的粉碎性能。     

帕累托原理预测矿体储量

为了对矿区储量进行准确预测,对矿区储量进行了成矿原因分析,根据基本地质作用以及控矿因素的自相似性导致矿体规模及其空间分布具有自相似性(标度不变性)的分形结构.将帕累托(Pareto)原理中的分形形式应用于矿床储量的预测中,根据矿床中已揭露的矿体储量对矿床中未揭露的矿体建立了预测模型,并对广西平果铝矿区进行了实践检验,取得了良好效果,实践证明,该方法科学有效,可以在相关领域进行推广应用.     

岩石块度的分形演化模型及其应用

提出一整套岩体块度预测方法.根据岩石分形损伤断裂切割岩块的块度形成机理,利用能量守恒关系,建立了损伤-能量-碎块尺寸理论关系式.为方便应用,将该式简化为块度-损伤演化关系式.提出了适合工程应用的损伤模型建立方法,并将其应用于岩石块度预测.根据块度分布的自相似性,将岩石块度-损伤演变关系式推广应用于岩体块度分布预测.对于节理岩体,计算裂隙损伤变量,利用块度-损伤关系式计算当前岩体块度.作为实例,计算了金川橄榄岩体块度分布.     

煤截割粒度分布规律的分形特征

为寻找煤粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤粒度分布的分形表达式,以此为基础,在不同截割条件下进行试验研究,并与威布尔分布作比较,寻找煤破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与影响参数的关系.试验分为3部分：首先,对不同结构参数的截齿、滚筒进行截割试验,根据试验结果对比2种分布函数对煤粒度分布表达的合适性,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同抗压强度(1.43,1.97,2.48 MPa)的模拟煤进行截割试验,寻找2种分布函数与煤抗压强度的关系;最后,通过变化截割运动参数,研究切屑厚度对煤粒度分布的影响及各参数与切屑厚度的关系.研究结果表明：威布尔分布、分形分布均可表示煤粒度的分布规律,但威布尔分布中的煤破碎特性指数、破碎程度参数不能正确反应煤的破碎程度以及与各截割参数间的关系;而分形分布的分形维数可以正确表达煤的破碎程度,并与煤抗压强度、切屑厚度呈线性关系.     

分维数与粉尘吸湿速度之间的关系

首先运用分形判据对粉尘的概率密度分布函数在对数坐标轴下是否为直线来判断粉尘的分形特征,再用回归法求得粉尘的粒径与质量的拟合曲线的相关系数,从而证实了分形判据的结论,通过该曲线的外引可得出在某一粒径范围内粉尘质量所占的比例,曲线的斜率越小（维数越大,粉尘分布就越均匀,细粉尘所占的比例也就越大,危害也越大.运用最小二乘法求得分形维数,并通过实验求得粉尘的湿润速度,得出了分维数越大粉尘的湿润速率越小的结论.     

矿岩破碎块度分布分形特征对铀浸出率的影响

为了研究矿岩破碎块度分布对铀浸出率的影响, 以曼得勒罗特提出的体积-尺寸分形尺度关系为基础, 用筛分法研究了矿岩块度分布规律。铀的酸性浸出试验研究表明, 铀金属浸出率随矿岩块度分布分维值的增加相应增大, 但当分维值大于2时, 铀浸出率随时间的增大比较缓慢。酸性浸出该铀矿时, 矿岩破碎块度的分维值取2.0时能获得最佳的效果。