落锤冲击破碎下矿石碎屑分布特征实验研究

为了研究矿石冲击破碎后的块度分布情况,利用落锤冲击实验装置,对磁铁矿石试件进行不同冲击高度的破碎实验。通过定义碎屑形态特征、引入分形理论,系统地研究了碎屑的尺寸特征、分形维数等变化规律。研究表明,随着输入能的提高,相同宽厚比的碎屑累积数量与累积质量减少,长宽比则反之;相同长厚比的碎屑数量逐渐降低;长板状碎屑逐渐减少,片状碎屑逐渐增加,碎屑以长板状、柱状与板状居多;由"质量-频率法"与"特征尺度法"所求得的分形维数均逐渐增大。经比较得出,在"特征尺度法"中以碎屑的最大宽度作为特征尺度计算分维值最准确。     

近海矿体开采人工假底厚度优化及工程应用

三山岛金矿为了保证矿山近海矿体开采的稳定性和资源的回收率,设计在-165 m中段施工人工假底。通过建立力学模型,应用弹性力学理论对人工假底的失稳机理进行分析,然后应用数值模拟方法对不同厚度的人工假底下开采进路的稳定性进行分析。通过计算分析不同厚度人工假底下开采进路顶板的应力、位移变化特征,得出不同厚度人工假底的稳定情况。结果表明：厚度为0.4 m和0.5 m的人工假底拉应力超出其抗拉强度的分布区域在进路宽度方向上分别占80%和26.7%,最大拉应力分布在假底中部,假底的垂直位移呈不均匀沉降,且假底厚度越小,不均性越大; 厚度为0.6 m的人工假底拉应力均未超出假底抗拉强度,且位移沉降均匀,整体稳定性较好,但施工成本较高。因此,建议人工假底厚度为0.5 m。将优化结果应用于工程实践,结果表明该参数安全经济合理。     

动载冲击下的矿石强度及损伤变化实验研究

为了研究冲击载荷下磁铁矿石变形、破坏的基本规律,通过对磁铁矿石进行不同应变率的冲击试验,基于损伤断裂理论,系统分析了矿石的动态强度与破坏损伤的变化情况。研究结果表明,在不同冲击载荷下,矿石的动态强度呈现显著的应变率效应,强度增长近70%;磁铁矿石存在一个应变率临界值,在该临界值附近,矿石的动态强度快速增加,该值在40～50s-1范围内;通过引入破坏损伤度D,表明随着单位体积吸收能的增大,矿石内部损伤加重,D逐渐增大,且D均小于1。研究成果对于磁铁矿石破碎中的能耗研究具有一定的参考价值。     

二步采场上盘围岩稳定性分析及工程应用

三山岛金矿二步采场上盘围岩揭露后出现剥离和掉碴现象,造成矿石的贫化并严重影响采场的安全。采用当量暴露面积法和三维有限元法对不同参数的二步采场上盘围岩的稳定性进行分析,通过计算和分析不同参数的采场上盘围岩的当量暴露面积和揭露后的位移量、应力变化,结合极限允许暴露面积判据、强度理论判据和容许极限位移量判据得出不同参数的采场上盘围岩稳定情况,并通过工业试验提出采场的合理参数和上盘围岩的控制措施。试验表明,采场宽为10 m,高为10 m时,采场上盘围岩揭露后初期稳定性较好, 3 d后局部发生剥离和掉碴现象,不稳定区域主要集中在中部偏上和靠近采场顶板位置,且采用锚索和金属网联合支护方式控制采场上盘围岩效果较好,有效保证了采场的安全并控制了矿石的贫化率。     

基于FLAC3D的二步采场结构参数优化及工程应用

为了保证三山岛金矿二步采场的生产能力和开采安全性, 采用三维有限元方法对不同结构参数的二步采场开采稳定性进行分析,优选安全合理的采场参数。通过计算和分析不同结构参数的二步采场在开采过程中顶板和上盘围岩的应力、位移变化特征,得出不同参数的采场稳定情况。结果表明：当采场高度为12 m时,顶板和上盘围岩的拉应力和位移都较大,采场的稳定性较差;当采场宽度大于10 m时,顶板和上盘围岩的拉应力和位移的变化率呈增长趋势,采场稳定性逐渐变差。因此,建议二步采场宽度为10 m,高度10 m。将优化结果应用于工程实践,表明该参数安全合理,保证了矿山安全高效开采。     

冲击载荷作用下磁铁矿石破碎能耗特征

为掌握冲击作用下磁铁矿石破碎能耗特征,采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,设计不同冲击气压对磁铁矿石试件进行冲击压缩试验,分析试验中磁铁矿石破碎能耗特征。结果表明,试验中能量形式及分布规律为:透射能吸收能反射能;磁铁矿石吸能效率随着入射能的增加呈先增加后稳定的变化趋势,其最大值为39.5%;除吸收能之外,当入射能小于180 J时,随着入射能的增加,透射能占总入射能的百分比逐渐减小,反射能占总入射能的百分比逐渐增大但增长率较小,能量主要以透射形式耗散,当入射能大于180 J时,随着入射能的增加,透射能和反射能分别占总入射能的百分比基本不变,能量主要以透射和反射的形式耗散;试件破碎形态随入射能的增加分别呈柱状、柱状与针状混合、细小针状、碎屑粉末,当入射能为180 J时,碎块平均粒径为15~18 mm;磁铁矿石试件破碎耗能密度随入射能的增加呈线性增长,破碎耗能密度越大,试件破碎程度越剧烈,碎块平均粒径随破碎耗能密度增大而逐渐减小。     

基于FLAC-3D人工假顶与采场结构参数优化

针对矿体破碎、支护困难的现状,河北某矿采用下向进路充填采矿法并构筑人工假顶。为确定人工假顶承载层厚度、采场宽度与高度的最优组合,利用数值模拟软件FLAC-3D模拟了0.4m、0.5m、0.6m3种承载层厚度下的不同采场结构参数的27个方案。通过应力云图、顶板最大拉应力、顶板最大沉降位移的分析,结果表明,人工假顶厚度0.5m,采场宽3m,高3.5m的方案为最优方案,为矿山的安全、经济、高效的生产提供了理论依据。     

黑山铁矿二采区地质环境治理实践

随着大量矿产资源的开发利用,黑山铁矿为承德地区的经济增长做出贡献的同时也对矿山及其周围环境造成了污染,引发了诸多地质灾害。为改善矿山地质环境与减少地质灾害,根据矿山建设的特点,通过收集已有的地质资料并整合分析,将黑山铁矿二采区地质环境按影响程度分为3个区域,并分别在不同的区域确定相应的地质环境保护与综合治理方法,包括土地平整、植被恢复、挡土墙及排水工程建设等,并对其进行地质环境监测,最大限度地减少或避免环境问题,有效改善矿山地质环境,为其他采区及同类矿山的地质环境治理工作提供了借鉴经验。