石人沟铁矿露天转地下覆盖层合理厚度

在露天转地下过程中,对于地下生产初期采用空场法采矿,露天和地下采场之间留有隔离矿柱的矿山,露天开采结束后,需要回收矿柱,在崩落露天底的同时崩落边帮形成覆盖岩层,利用地下第一分段矿房的底部结构在覆岩下放出这部分矿石.介绍了通过计算机模拟和实验,观察放矿过程中覆盖层界面的移动规律,通过散体渗漏实验,研究覆美层的渗漏规律.主要从放矿椭球体理论和防排水两个方面综合确定覆盖层的合理厚度.     

基于不均匀粒径分布的颗粒穿流特性

针对目前颗粒穿流研究中多基于均匀分布粒径矿岩颗粒的问题,采用物理试验和数值模拟相结合的方法,基于不均匀分布粒径颗粒,开展三维放矿模型试验和三维数值剪切试验,通过分析放矿前后相关粒径颗粒质量分数的变化和剪切过程中细颗粒的平均位移,研究不均匀粒径级配下颗粒的穿流特性。研究结果表明:在颗粒粒径分布不均匀的情况下,放矿高度对放出颗粒粒径组成无显著影响,且顶部标志小颗粒也未先于顶部标志颗粒放出,说明在垂直方向上颗粒的穿流效果不显著;放矿前颗粒的粒径分布对放出颗粒的粒径组成有显著影响,随着放矿前散体颗粒平均粒径增大,小颗粒的穿流量也快速增大,同时可穿流颗粒粒径也不断增大;随着不均匀散体平均粒径增大,细颗粒的穿流率也明显增大,说明散体颗粒的不均匀性对细颗粒穿流率的影响显著。     

石人沟铁矿露天转地下覆盖层合理厚度

在露天转地下过程中，对于地下生产初期采用空场法采矿，露天和地下采场之间留有隔离矿柱的矿山，露天开采结束后，需要回收矿柱，在崩落露天底的同时崩落边帮形成覆盖岩层，利用地下第一分段矿房的底部结构在覆岩下放出这部分矿石。介绍了通过计算机模拟和实验，观察放矿过程中覆盖层界面的移动规律，通过散体渗漏实验，研究覆美层的渗漏规律。主要从放矿椭球体理论和防排水两个方面综合确定覆盖层的合理厚度。     

覆岩离层注浆控制沉降技术及计算模型

煤层开采以后 ,其开采周围的岩体的原始应力平衡状态因采动而受到破坏 ,应力将重新分布达到平衡。在此过程中 ,采空区上覆岩层将发生非连续破坏和连续移动 ,形成冒落带、离层带、弯曲带和松散冲积带的“四带”覆盖结构。利用岩移过程中形成的离层空间 ,通过地表钻孔向离层注浆 ,可减缓覆岩的进一步下沉。因此 ,以矿山开采沉陷理论和弹性薄板理论为基础提出了覆岩离层注浆沉降计算模型 ,它可以确定上覆岩层离层空间发育的层位和岩层间的最大离层间隙量 ,并可对覆岩离层注浆开采地表下沉进行量化预计     

综放面覆岩运动“时-空-强”演化规律分析

综放面覆岩运动是制约安全开采的关键问题之一。以新疆大南湖一矿1303综放工作面开采为工程背景,基于对工作面覆岩运动"横三区"与"竖三带"经典理论的理解,将区块链式演化思想应用于综放覆岩运动数值模型构建与链式演化过程精细计算,构建开采扰动区覆岩物理与数值计算模型,并将其植入三维有限差分计算FLAC~(3D)程序,揭示综放面覆岩运动"时间-空间-强度"链式演化与失稳破坏规律。结果表明:大南湖一矿综放面覆岩垮落带与裂隙带分别约为16.8 m与115 m.具有承载性的岩层受到外力破坏,均会出现应力集中;岩层垮落根据承载层和开挖尺寸不同,出现"分离-协同"运动现象,应力呈现"集中-分离-集中"规律,重合后的应力演化集中,造成工作面强矿压作用,这对现场安全开采提供了科学指导作用。     

采空区上覆岩层裂隙演化数值模拟研究

开采扰动下采空区上覆岩层将产生位移和应力重新分布。基于岩层模型理论分析梁模型和板模型的对上覆岩层分析的实用性。通过有限元数值模拟动态开采下采空区形成过程中上覆岩层的力学特性变化,得出覆岩应力可从曲线看出分为三个区域:应力增高区,充分卸压区和应力平缓区。并可以有结果分析曲线得出垮落距和岩层沉降特点。     

有限宽度崩落矿岩散体侧压力分布规律

金属矿山崩落矿岩散体侧压力对支撑围岩和控制岩体移动具有不可忽视的作用.采用散体颗粒流侧向压力测试实验系统,以弓长岭铁矿崩落矿石为例,研究有限宽度散体崩落矿岩侧压力分布规律:散体静止侧压力随散体埋深的增加呈非线性增加趋势,并基于量纲和谐原理回归散体侧压力随埋深和角度的变化计算式;在无散体回填工况下,散体侧压力随散体放出量的增加而减小,增加散体放出范围,可加速散体侧压力下降速度;在散体回填工况条件下,以模型中间为界,随着散体放出,下部4个测点侧压力值降低,上部4个测点侧压力值升高.上盘侧散体侧压力总体受放矿流动的影响不明显,放矿开始后的突变量也要明显小于下盘侧压力,即在散体补充条件下,散体放出对散体侧压力的影响范围在高度和宽度上都是有限的.该成果对揭示散体承压机理,开发崩落矿岩散体在矿山工程中的应用具有指导意义.     

三向加载下粒径级配对矸石压缩特性的影响

为研究粒径级配对矸石充填材料压缩性能的影响,优化充填开采的工程效果,利用自主研制的矸石三向加载系统,对16种不同粒径级配矸石充填材料进行三向加载试验,分析不同围压条件下各粒径级配矸石轴向压缩变形特征,揭示粒径级配对三向加载下矸石充填材料变形特性的影响规律.研究结果表明,不同级配矸石三向加载压缩曲线均可较好的拟合为二次函数,且各拟合参数均可由含围压的一次函数描述,三向加载条件下矸石抵抗变形能力从大到小依次为连续级配矸石、不连续级配矸石、单粒径级配矸石,单粒径级配矸石中0～10 mm粒径,不连续级配矸石中细料含量40%和连续级配矸石中实验指数0.5的矸石压缩性能较良好.     

采空区覆岩运动规律相似材料模拟试验研究

以山东某矿的煤层开采为研究背景,为研究其采空区上覆岩层的垮落形态及沉降变形,结合实际岩层的物理力学性质,设计相似材料模拟试验,描述试验模型采空区上覆岩层的垮落和破坏特征,并通过布置下沉测点来观测其覆岩的沉降变形,最后利用flac3d建立数值模型加以校验,结果表明:采空区上覆岩层在煤岩开采后,形成"三带"结构,自下而上分别为冒落带,裂隙带和弯曲下沉带;试验模型采空区上覆测点的下沉曲线呈近似对称的凹曲线,这与数值模拟结果相一致;相似材料模拟试验和数值模拟都能够较好反映采空区覆岩下沉变形规律;试验结果与数值模拟结果合理有效,可以为研究覆岩沉降相关问题提供试验参考。     

露天矿排土场散体岩石粒度分布的分形特征

应用分形几何理论研究了露天矿排土场散体岩石粒度分布的分维特征。研究表明:排土场岩石块度分布具有良好的分形结构,分维数大小随着排土场高度的增加而增加,但不超过3。当分形量测尺度一定时,分维数越大,散体中细颗粒含量越多,平均粒径也越小;当维数D一定时,粒级粗细将随分形量测尺度范围发生变化。分维数与散体剪切强度参数之间存在一定的相关关系。分维数是定量描述岩块粒度粗细含量的一个重要的参数,可用于排土场粒度资料的统计分析。图2,表3,参10。     

基于料堆试验的沥青混合料离析影响因素分析

为了分析沥青混合料的离析特性,首先提出一个利用各矿料组分在空间分布上的变异系数组合而成的离析指标,然后通过料堆试验分别对AC型和SMA型沥青混合料的5种不同级配进行试验,既验证了此指标的可靠性,同时也获得了骨料级配、沥青用量以及温度等因素对这2种沥青混合料离析程度的影响.试验结果表明:SMA相对于AC型沥青混合料有较强的抗离析性能;对于同一种混合料,温度的影响作用非常小,而沥青用量的影响则远远大于温度的影响,并与离析指标近似成线性关系.     

柔性隔离层下非同步放矿陀螺体的再现规律

为强化对柔性隔离层下放出体出现“陀螺体”现象的认识，通过借鉴传统立面放矿的概念，并基于大量放矿同步充填留矿法数值试验模型，利用PFC的数据处理及图片输出功能，开展了柔性隔离层下非同步放矿陀螺体再现规律的数值试验研究.研究结果表明:在不同的组合方案放矿条件下，隔离层形态整体呈W形；在放矿优先顺序上，有无优先顺序放矿对隔离层的影响不同；各工况条件下，隔离层出现的空腔在放矿后期表现出宏观特性；放矿过程中产生明显的隔离层横向摩擦效应促使放出体由椭球体向陀螺体转化，陀螺体的转化程度取决于放矿控制是否均匀.     

新型DRI-挡板布料器布料过程的数值模拟

COREX熔化气化炉炉顶布料设备由煤-溜槽和DRI-挡板两种布料器组成,其中DRI-挡板属于新型布料器,布料规律尚不明晰.通过离散单元法(DEM)建立了DRI-挡板布料过程的数学模型,通过该模型分析了DRI-挡板的操作参数对布料过程带来的影响.其中包括考察了挡板角度对布料落点位置的影响,获得了布料档位与挡板角度的对应关系.还考察了料堆的形成过程和单一物质多粒度混合布料形成的料堆内部偏析情况,获得了不同档位半径物料的粒度偏析信息.同时也考察了矿石和焦炭混合布料过程,获得了矿焦的径向分布规律.研究结果为COREX现场合理调节布料模式提供参考依据.     

无底柱分段崩落法矿石覆盖层回收实验

攀钢兰尖铁矿从露天转入地下后采用无底柱分段崩落法进行开采,并在顶部分段预留了40 m左右的矿石覆盖层以保证下部分段回采的安全.为了探究最佳的回收方式回收预留在采场的这部分矿石覆盖层,设计了无贫化、低贫化、截止品位以及按步距崩矿量100%的比例出矿方式,并进行回收模拟实验.通过对各方案放矿后的回收率、贫化率及放矿后矿岩界面的完整度比较分析得出,采用无贫化放矿方式带来的经济效益最佳并且放矿后矿岩界面相对完整,对下面分段继续回收纯矿石创造了条件,为类似矿山矿石覆盖层回收方案的选择提供参考.     

不同浓度料浆流变特性与混合骨料级配相关性试验

为了探究混合骨料配比及粒径级配对料浆流变特性的影响,首先对矿山充填常用的废石和棒磨砂及其混合骨料进行粒径分析,并得到相应的特征粒径.其次采用流变仪对不同骨料配比、不同质量分数条件下的料浆进行测定,采用H-B流变模型拟合出相应的流变参数.然后对流变参数和流变特性进行分析,并基于最小二乘法研究骨料粒径级配与料浆流变特性的相关性.最后对料浆稳定性进行讨论,并通过建立力学模型确定了混合骨料不沉降离析的临界粒径范围为13.8~21.6mm.试验结果表明:料浆屈服应力和表观黏度均随料浆质量分数的增大而增大;随着剪切速率的增大,料浆流变特性表现出不同的模型特性;料浆流变特性参数与骨料粒径级配的相关性随着特征粒径值的增大而增大.随着质量分数的提高,料浆屈服应力与骨料粒径级配相关性逐渐减弱,而表观黏度与之相反,质量分数和骨料粒径级配对料浆稳定性有很大影响.     

海砂矿球磨微观解离与细粒级磁选受力分析

为拓宽铁矿石来源,提高海砂品位以应用于长流程炼铁系统,对一种印尼海砂矿进行了球磨磁选实验,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及激光粒度分析(LPSA)等方法,研究了其在不同球磨阶段的微观解离特点、粒度与磁感应强度对精矿品位与回收率的影响以及细粒级下磁选过程中的受力机理.结果表明:球磨至一定阶段后,矿石粒度已较小,连生体基本以包裹体形式存在,很难继续解离,故此时继续降低矿石粒度对精矿品位的提升意义不大;另外,当矿石较细时,水阻力将成为磁选过程中的主要作用力,细粒级矿粒将不能到达磁鼓表面,故此时精矿回收率较低.     

火山岩样品的预处理及其对K-Ar年龄值的矫正

K-Ar和Ar-Ar法是中、新生代火山岩最有效的测年方法之一,合适的粒度和有效的预处理程序对于提高年龄资料的质量至关重要。样品粒度选用60～80目粒级（0.28～0.18mm）既能保证样品的均匀性,又可以有效去除大气氩的污染。新鲜火山岩需要用稀硝酸浸泡,以去除可能的碳酸盐的影响;轻微蚀变的火山岩则须用6%氢氟酸浸泡5 min,对年龄值的矫正可达20%。用电磁选的方法可以在很大程度上剔除捕虏晶的影响,对年龄值的矫正可达5%～10%。     

微细粒混合磁选精矿分级—分散浮选试验研究

针对东鞍山混合磁选精矿进行了预先分级—强化分散浮选试验研究，同时结合沉降试验、动电位测试、浊度测试等分析了分选效果改善的原因.在最优条件下分级—分散浮选闭路试验可获得精矿铁品位66.24%、铁回收率79.47%的浮选指标，与单一分散浮选的闭路试验相比，精矿铁回收率提高了4.47%.沉降试验和浊度测试表明，分散剂柠檬酸及粒度组成均会影响赤铁矿-石英混合矿的分散特性，柠檬酸主要吸附在赤铁矿表面从而增大矿粒间的静电斥力，优化粒度组成实现窄级别浮选则会进一步减弱矿粒间的非选择性团聚(罩盖)，为后续浮选分离创造有利条件，这也与DLVO理论及团聚动力学的分析结果基本一致.     

Use of high-resolution X-ray computed tomography and 3D image analysis to quantify mineral dissemination and pore space in oxide copper ore particles

Mineral dissemination and pore space distribution in ore particles are important features that influence heap leaching performance. To quantify the mineral dissemination and pore space distribution of an ore particle, a cylindrical copper oxide ore sample (φ4.6 mm×5.6 mm) was scanned using high-resolution X-ray computed tomography (HRXCT), a nondestructive imaging technology, at a spatial resolution of 4.85 μm. Combined with three-dimensional (3D) image analysis techniques, the main mineral phases and pore space were segmented and the volume fraction of each phase was calculated. In addition, the mass fraction of each mineral phase was estimated and the result was validated with that obtained using traditional techniques. Furthermore, the pore phase features, including the pore size distribution, pore surface area, pore fractal dimension, pore centerline, and the pore connectivity, were investigated quantitatively. The pore space analysis results indicate that the pore size distribution closely fits a log-normal distribution and that the pore space morphology is complicated, with a large surface area and low connectivity. This study demonstrates that the combination of HRXCT and 3D image analysis is an effective tool for acquiring 3D mineralogical and pore structural data.     

基于图像分析的堆浸铀矿石颗粒参数辨识

采用数字图像处理技术对铀矿石颗粒参数进行测量,并确定铀矿石块度分布.首次将图像引导滤波器应用于矿石图像滤波,较好地滤除了图像噪声和保持矿石边缘细节信息.采用基于最大类间后验交叉熵准则的PCNN图像分割算法分割矿石图像,减少了矿石粘连现象.为了解决第一次分割后矿石粘连现象,采用基于凹点匹配的数字图像切割算法对粘连的矿石图像进行第二次分割,能有效分离粘连矿石图像.采用基于形状特征的颗粒参数测量法测量颗粒参数,提高了颗粒参数的测量精度,得到了矿石块度的统计分布图.实验数据表明,该方法测量误差较小,能满足实际需求.