露天削坡对地下采场地压显现影响的数值模拟

某露天地下联合开采矿山上盘矿体为露天开采,下盘矿体采用浅孔留矿法与无底柱分段崩落法开采。地下采场局部地压显现较为严重,顶板冒落、矿柱下沉和支护结构纵向开裂等问题频发。为了保障地下采场的安全,本文采用数值模拟方法,分析了地下采场高应力的来源以及地压显现的特征,提出了对上盘露天矿边坡削坡来实现地下采场卸压的技术方案,并通过数值模拟验证该方案的可行性。研究结果表明:地下采场地压与上部残余矿柱有直接关系,在采用无底柱崩落法开采平行矿脉的过程中,地压逐渐提高。若对上盘露天矿边坡进行削坡卸压,随着削坡方量增加,地下采场矿柱下方的应力集中情况将得以有效缓解,采场地压显著降低。以上结论对该矿山地下采场的地压控制具有重要参考价值。

磁铁石英岩落锤冲击破碎效果与能量关系

为研究磁铁矿石机械冲击破碎效果与能量的关系,开展了落锤冲击破碎试验、数码显微镜观察试验和原子吸收光谱检测试验,分析了磁铁石英岩冲击破碎特征与矿物分离特征,得到了能量密度与矿石碎块的粒度分维数、平均粒度和矿物颗粒分离效率的理论关系.研究发现,碎块粒度分布具有分形特征,粒度分形维数和平均粒度较全面的描述磁铁矿石英岩冲击破碎程度;磁铁石英岩经落锤冲击后,发生矿物颗粒分离的碎块粒度与矿物嵌布粒度一致,碎块粒度越小矿物颗粒分离越显著;与二段磨矿产物相比,冲击破碎分离的矿物颗粒形态与光学特征更接近原矿矿物学特征;冲击破碎分离的磁铁矿颗粒全铁品位高于二段磨矿产出的磁铁矿颗粒,可以满足选矿的需要.结果表明:随能量密度的增大,碎块粒度分维数呈负指数增长的变化特征,碎块平均粒度呈三次多项式降低的变化特征,矿物颗粒分离效率呈三次多项式增长的变化特征;磁铁矿石冲击破碎过程中通过增大破碎能量密度,提高矿石破碎程度,增大矿物颗粒质量分数,将矿物颗粒筛分后直接进入磁选,可降低单位磁铁矿石加工总能耗.

冲击载荷下磁铁矿石完全断裂强度的尺寸效应

矿石完全断裂是实现有效机械破碎的前提,为研究磁铁矿石完全断裂强度的尺寸效应,本文开展了落锤冲击加载实验,分析了立方体试件承受的冲击力时程曲线特征、不同尺寸试件的冲击强度与冲击速率的关系和完全断裂强度与尺寸的理论关系。研究表明:立方体试件冲击力的变化经历了冲击力快速上升阶段、稳定加载阶段、冲击力下降阶段和回升与震荡阶段,冲击力有效加载时间为6~8 ms;落锤对磁铁矿石的冲击作用表现出显著的尺寸效应,冲击强度随冲击速率的增大而增大,但增长的速率随试件尺寸的降低而升高;随着立方体试件尺寸的增大,完全断裂强度呈先减小后增大的变化特征,存在完全断裂强度最低的矿石尺寸。研究结果对优化破碎机械工艺参数、提高矿石破碎效率具有一定理论指导意义。