《基於顆粒元理論的散體礦岩放礦運移機理及可視化研究》是依託北京科技大學，由高永濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於顆粒元理論的散體礦岩放礦運移機理及可視化研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：高永濤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採礦中放礦損失貧化是一個突出問題，而傳統的連續介質力學放礦理論和當前的計算機仿真放礦技術由於理論的局限性、不同礦體賦存邊界條件的複雜性以及軟體的適用性差等缺陷，已不能適應當前放礦技術發展的需要。研究基於顆粒元理論的散體礦岩放礦運移機理及實現放礦可視化，可用於解決各種不同邊界條件下與放礦損失貧化有關的問題，達到科學管理放礦的目的，主要內容包括：(1)細觀力學理論套用於岩石破裂過程及流動規律的適宜性研究；(2)等效岩體技術的可行性研究及其實現方法；(3)崩落礦岩流動特性的影響因素研究；(4)不同材料性質、不同邊界條件下的崩落鬆散礦岩流動行為研究，建立能夠真實反映實際放礦狀態的可視化模型，並利用該放礦可視平台進行放礦管理；(5)結合典型礦山開採工藝實例，在現有研究工作的基礎上，完善放礦可視化平台及放礦管理系統，形成具有自主產權的技術體系。此外，成果對地表沉降等大變形問題研究也有重要的參考價值。
結題摘要
在基於崩落法的金屬礦床大規模地下開採中，崩落礦岩流動特性與放出體形態、鬆動體形態以及損失率、貧化率等礦石回收指標關係密切，一直是放礦領域研究的重點之一。而傳統的連續介質力學放礦理論和當前的計算機仿真放礦技術由於理論的局限性、不同礦體賦存邊界條件的複雜性以及軟體的適用性差等缺陷，已不能適應當前放礦技術發展的需要。本課題在室內放礦試驗研究的基礎上，基於顆粒元理論和PFC程式探究了崩落礦岩的流動特性及可視化，主要研究結果如下： (1) 細觀離散元理論和PFC程式適用於研究崩落礦岩破裂過程及流動規律； (2) 放出體和鬆動體的形態具有明顯的上下不對稱性，並非標準的橢球體，而是與期望體更為相近。與橢球體放礦理論相比，期望體理論具有明顯的優越性； (3) 在所研究的取值範圍內，放出體寬度主要受放出礦石量影響，而顆粒粒徑、放礦口尺寸和礦岩層高度等因素對其無顯著影響； (4) 在無限邊界條件和半無限邊界條件下，放礦量與放出體高度滿足冪函式關係，與放出體半徑滿足指數函式關係； (5) 顆粒直徑比及顆粒形態是顯著影響崩落法採礦中小粒徑礦岩散體穿流特性的重要參數，且小粒徑顆粒的穿流率隨顆粒直徑比的增大以負指數形式減小； (6) 在多放礦口條件下，應儘量增大崩落礦石層高度及放礦口尺寸，減小放礦口間距，並採用平面放礦方式。在此基礎上，應綜合考慮切割工程量、鑿岩效率及貧化率等指標，在確保全全的前提下，依據利潤最大原則確定合理的采場結構參數及放礦方式； (7) 建議梅山鐵礦在18 m × 20 m的結構參數下，優先選用無貧化放礦方式和4.6 m的崩礦步距。 本課題研究成果能夠有效地套用於各類散體礦岩放礦問題，豐富放礦理論與技術，彌補現有物理試驗研究及數值計算的不足，提高礦山放礦決策與管理水平，最終提升礦山經濟效率。
