崩落体形态模型建立与数值模拟

作     者：李广辉 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张国建

授予年度：2017年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：崩落体形态 椭球缺 数学模型 结构参数 数值模拟 

摘      要：无底柱分段崩落采矿法因开采强度大,生产安全等众多优点,目前在国内外金属铁矿山广泛应用,然而该采矿方法是在覆岩下落矿与出矿的,损失贫化大的问题一直未得到很好地解决。崩落体是被爆矿体爆破后在松散覆盖岩层中形成的矿石堆体,是放矿的对象,其形态对矿石的损失贫化有很大影响,但崩落体赋存于覆盖岩层中,形态难以观测,也没有确定其形态的方法。确定崩落体形态对优化采场结构参数、降低矿石损失贫化、提高矿山经济效益有着重要的理论意义和实际价值。本文以放矿理论、松散介质理论、最小耗能原理和耗散结构理论为基础对崩落体的形成机理进行分析,建立崩落体的数学模型,确定了崩落体形态;编写崩落体形态求解过程的MATLAB程序,计算不同结构参数下崩落体的形态;利用PFC2D软件模拟不同采场结构参数下的崩落体形态;应用自动化单体放矿系统装置在实验室进行崩落体形态对矿石损失贫化的影响实验。取得如下成果:1.应用放矿理论、松散介质理论、最小耗能原理以及耗散结构理论得出崩落体是与松动体相似的椭球缺。2.建立崩落体的数学模型,确定崩落体形态的求解方法和步骤,在此基础上编写MATLAB程序,计算不同结构参数下的崩落体形态,其计算结果符合矿山实际。3.利用PFC2D软件模拟不同采场结构参数下的崩落体形态,模拟结果与模型计算结果相吻合,验证了崩落体形态模型的可行性。4.借助自动化单体放矿系统装置,利用模型计算所得的不同结构参数下崩落体形态,进行实验室放矿实验,实验表明:当采用分段高度18m,进路间距20m,崩矿步距3m的结构参数时,矿石损失贫化最低,崩落体形态最佳。该研究对采用无底柱分段崩落法的矿山优化结构参数,降低矿石损失生产具有指导意义。