主溜井贮矿段静态及动态井壁侧压力分布特征

为了解溜井井壁在储矿、卸矿两种状态下的侧压力分布特征及差异,以海南石碌铁矿2~#主溜井为研究对象,基于Janssen公式建立了井壁压力与标高的关系,同步建立了溜井动态、静态压力监测平台,模拟溜井贮矿段储料及放矿过程,监测压力变化特征,分析了静态及动态压力分布及差异,讨论了Janssen公式应用的局限性及问题,并结合研究结果提出了关键性建议。结果表明：随着测量高度的增加,井壁静态侧压力逐渐减小,动态压力值大于静态压力,动态井壁侧压力呈先增加后减小的趋势,在测点高度为1.26 m时达到峰值为16.289 kPa,储料面附近最小,为3.073 kPa。“超压现象”造成了动、静压力之间的显著差异性。Janssen公式基本能够描述井壁静态侧压力与测量标高的关系,但存在一定的局限性,源于卸矿冲击夯实作用、上覆矿岩压实作用、底部结构及矿岩压力等,这些因素造成储料内部压力、容重等参数小范围动态变化,造成Janssen公式模型产生计算误差。此外,在使用Janssen公式计算动态压力值时,应注意超压系数是一个与测点高度相关的动态值;提出标高为22～26 m范围使用内套钢板混凝土井壁修复方式、储料高度应在3...     

垂直溜井贮矿段放矿中矿岩运动速度变化特征

为研究溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒运动速度变化特征,采用颗粒离散元数值模拟方法,进行了垂直溜井贮矿段放矿试验,分析了溜井贮矿段放矿过程中整体矿岩速度分布及个体速度变化过程.结合时均化分析方法,讨论了矿岩经过筒仓和放矿漏斗时的时均速度变化特征.研究表明:溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒的瞬时速度始终处于波动状态,其波动特征表...     

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。     

重力压实作用对空隙率的分布特征研究

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.以松散岩体分维数为基础确定贮矿段不同高度的储料空隙率,通过理论推导得到储料总质量、贮矿标高与空隙率之间的关系,结合相似模拟试验与理论分析结果进行比对,误差值小于0.05,验证数据符合实际,并对数据进行拟合得到储料总质量、贮矿标高与空隙率的关系式;研究发现空隙率变化...     

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。     

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.     

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。     

矿岩三维运动对主溜井井壁碰撞范围的影响

地下矿山溜井使用过程中,矿石在溜井中运动时在井壁上的初始碰撞对井壁的破坏作用较大,研究矿岩块运动轨迹,确定矿石与井壁的碰撞范围对于井壁的支护具有重要意义。以辽宁某地下矿山溜井为例 ,根据运动学理论,建立了矿岩块运动模型,分析了不同初始运动状态下的矿岩块对碰撞范围的影响,确定了初始碰撞位置的分布范围。研究结果表明：①矿岩与井壁初始碰撞位置与矿岩进入溜井时速度大小、方向 角以及运动耗时等有关,当溜井结构参数一定时,矿岩进入溜井时的速度大小是一定的,此时速度方向角决定着矿岩对井壁的冲击范围;②随着矿岩块初始运动方向角不断增大,矿岩块与溜井井壁碰撞前的行程逐渐 变短,冲击位置不断升高,井壁受冲击一侧在溜井口以下9.23 m处形成两条对称的弧形斜冲击带;③矿岩运动的随机性会影响井壁损伤程度及范围,同时在矿岩流反复冲击下,井壁受冲击的位置与范围趋向集中是累 积损伤的结果。研究结果可为矿山溜井支护提供理论支持。     

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。     

矿岩三维运动对主溜井井壁碰撞范围的影响

地下矿山溜井使用过程中,矿石在溜井中运动时在井壁上的初始碰撞对井壁的破坏作用较大,研究矿岩块运动轨迹,确定矿石与井壁的碰撞范围对于井壁的支护具有重要意义。以辽宁某地下矿山溜井为例,根据运动学理论,建立了矿岩块运动模型,分析了不同初始运动状态下的矿岩块对碰撞范围的影响,确定了初始碰撞位置的分布范围。研究结果表明：①矿岩与井壁初始碰撞位置与矿岩进入溜井时速度大小、方向角以及运动耗时等有关,当溜井结构参数一定时,矿岩进入溜井时的速度大小是一定的,此时速度方向角决定着矿岩对井壁的冲击范围;②随着矿岩块初始运动方向角不断增大,矿岩块与溜井井壁碰撞前的行程逐渐变短,冲击位置不断升高,井壁受冲击一侧在溜井口以下9.23 m处形成两条对称的弧形斜冲击带;③矿岩运动的随机性会影响井壁损伤程度及范围,同时在矿岩流反复冲击下,井壁受冲击的位置与范围趋向集中是累积损伤的结果。研究结果可为矿山溜井支护提供理论支持。     

放矿口散体流动速度分布及显著影响高度研究

现代地下矿山的发展促使大型凿岩设备和出矿设备不断投入使用,同时造成采场出矿巷道及放矿口断面不断增大。实践证明,采场放出口矿岩散体速度分布和放出口尺寸对放矿结果有显著影响。根据放出口矿岩散体流动状态,分析了采场底部漏斗短溜井放矿及电耙出矿条件下的放出口矿岩散体流动速度分布,给出了放出口影响范围的估算式, 揭示了放矿口对采场放矿的影响机理,对采场合理结构参数的确定具有指导意义。     

倾斜溜井中的矿岩运动特征及其对井壁的损伤与破坏

斜溜井是国内外矿山溜井一种重要的布置方式,在工程应用中溜井的变形破坏问题严重。矿岩散体在溜井内运动过程中与井壁接触并产生力的作用是引起溜井变形破坏的根本原因。倾斜溜井中不同的矿岩 运动特征导致了井壁的变形破坏程度及范围存在较大差异。通过研究斜溜井中矿岩散体的运动特征及其影响因素,分析了斜溜井井壁的变形破坏机理和破坏分区。研究表明：①倾斜溜井中的矿岩散体运动包括下落、 跳动、滚动、滑动4种方式,受溜井倾角、矿岩块形状、粒度及其分布特征、矿岩物理力学性质、溜井井壁平整度和矿岩块进入溜井时的初始运动方向等因素影响,不同的矿岩运动方式对溜井井壁产生的破坏特征也不 相同;②矿岩散体下落或跳动引发的溜井井壁冲击破坏主要发生在分支溜井与主溜井交叉处的矿岩下落方向的溜井底板,滚动或滑动引发的溜井井壁摩擦破坏主要分布在主溜井和分支溜井的底板上;③针对不同的溜 井井壁变形破坏特征,应从优化溜井结构、采取相应的加固措施等角度进行预防。     

倾斜溜井结构参数对矿岩运动特征的影响

为研究倾斜溜井中矿岩运动对井壁稳定性的影响,基于运动学原理,构建了滑动状态下运动矿岩的力学模型,研究了溜井结构参数对矿岩运动特征的影响,得出了倾斜溜井中矿岩滑动的运动速度函数关系,分析了倾斜溜井结构参数和滑动摩擦因数对矿岩速度的影响,发现倾斜溜井中矿岩运动速度与溜井结构参数、矿岩所受的滑动摩擦力和来自其他矿岩块的作用力有关。结果表明：(1)滑动摩擦因数μ保持不变时,随着溜井高度h和溜井角度α的增大,矿岩的重力势能转化的动能增大,矿岩速度也随之增大,反之则减小;(2)溜井高度h保持不变时,随着溜井角度α的减小及滑动摩擦因数μ的增大,矿岩的重力势能转化的动能减小,矿岩速度不断减小,反之则增大;(3)溜井高度h、滑动摩擦因数μ、溜井角度α对矿岩速度V₀都有显著的影响,其中溜井高度h的影响最大,溜井角度α的影响相对较小,但溜井角度α还影响着矿岩的运动方向。在此基础上,对不同的倾斜溜井设计方案,提出了控制矿岩速度V₀的措施与建议,以减轻矿岩对主溜井的冲击。     

崩落矿岩散体速度场特征

崩落矿岩散体被视作连续介质,从场论的观点出发,系统研究了无限边界条件下崩落矿岩散体移动场的速度场。散体在底部放出口放出过程中,散体移动场中存在散体移动场和散体静止场,且两场在移动边界上必保持连续。在散体移动场中,对于理想散体,速度场为非匀速场和定常场;对于实际散体,速度场为非均匀场和不定常场。在散体静止场中速度场为均匀场和定常场。论文介绍了理想散体和实际散体移动场速度方程,并对散体移动场的速度场特征进行总结和讨论。并进一步对速度场进行了研究,得出了崩落矿岩散体加速度特征。论文研究全面系统,具有较高的理论价值和参考价值。     

影响攀钢石灰石矿2~#溜井放矿能力的因素分析

分析了攀钢集团矿业公司石灰石矿 2 #溜井内地下水渗水变化及影响溜井正常生产的主要原因 ,提出了应加强溜井放矿管理 ,避免含有粘土过多的泥料进入溜井形成稳定粘结拱而堵塞溜井。     

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。     

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。     

基于PFC的矿石块度对溜井放矿效果的影响研究

目前针对矿石块度对溜井放矿效果的影响评价多局限于计算单一评价指标,不能综合反映放矿效果的优劣.提出以单位时间内放出的矿石质量和撞击总能量为表征,衡量放矿效率及井壁的撞击程度,构建溜井放矿效果综合评价模型.并以大冶某矿山特定矿石溜井为研究对象,基于PFC2D软件开展数值模拟实验,验证了溜井放矿效果综合评价模型的有效性.数...     

覆岩下底部放矿的理论与生产实践综述

本文从覆岩下底部放矿的崩落采矿法的理论中,结合生产实践分析了理论的实用性与局限性。并对放出椭球体运用探讨了放矿制度使用条件与降低贫损指标的措施等。