垂直溜井中物料的冲击夯实过程及其作用特征

垂直溜井卸矿过程中的冲击夯实作用影响着储料矿岩的流动性和井壁的稳定性,也是引起溜井堵塞、井壁失稳的重要因素。针对溜井上部卸矿的冲击夯实作用机理,通过离散元数值模型模拟垂直溜井卸矿过程,分析了冲击夯实作用效果,研究了冲击夯实作用对贮矿段储料内力链结构分布、空隙率和贮矿段井壁侧压力的影响特征。在当前溜井结构参数下,贮矿高度40 m时,研究表明:①冲击夯实作用过程包括下落、碰撞、挤压、反弹、覆盖5个阶段,冲击力依次经过点冲击、面冲击向空间扩展;②应力传递过程中,储料面以下4 m范围内的力链会发生断裂和重组,其余范围的力链被加强或延长,储料整体的力链结构分布变化甚微;③冲击夯实作用对储料面以下5 m范围内的空隙率影响较大,其余范围内的储料空隙率的变化率不到1%;④卸矿过程中,溜井储料面附近井壁会承受较大的冲击作用并造成井壁冲击损伤;同时冲击夯实作用提高了溜井贮矿段中下部的井壁静态侧压力,进而加速井壁磨损和增大悬拱发生率。

接触方式对溜井储料流动性和井壁侧压力的影响

溜井储料的流动性对溜井产生悬拱堵塞和底部放矿的顺畅性影响较大。采用理论研究和室内相关试验分析研究了矿岩块及其与溜井井壁的接触方式对储料流动性和井壁侧压力的影响。结果表明:(1)矿岩块的几何形态与特征尺度的复杂多变性使其在溜井井壁约束下形成颗粒支撑结构体系时,以点、线和面三种方式相互接触,矿岩块间及其与井壁间接触面积的大小决定其对矿岩流动性和井壁侧压力的影响程度;(2)矿岩块在溜井内运动过程中产生的旋转是导致矿岩颗粒间及其与井壁之间接触方式发生改变的根本原因;(3)矿岩颗粒的接触方式通过影响散体空隙率进而影响井内的矿岩流动性,接触面积越大,散体的空隙体积就越小,矿岩流动性也越差;(4)矿岩块与井壁的接触方式影响井壁侧压力的大小,进而影响井壁的磨损破坏程度,相同侧压力下,井壁以点接触的破坏程度最大,面接触的破坏程度最小。

垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击,使松散储料被夯实,进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上,分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征,讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程,并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明:①矿岩块在垂直溜井中下落时,底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系;②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种"力链"的作用效果,冲击力越大,夯实的密实度和范围也越大,夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系;③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差,是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。

卸矿高度对溜井卸矿冲击夯实作用效果的影响

溜井卸矿过程中矿岩的冲击夯实作用会引发溜井堵塞、井壁损伤等问题,影响矿山安全高效生产。卸矿高度是影响溜井卸矿冲击夯实作用效果的主要因素之一。为探究其影响特征,以孔隙率变化量、井壁冲击力峰值作为评判标准分别表征卸矿对储料的夯实效果和对井壁的冲击效果,采用PFC 2D建立了溜井卸矿数值模型,模拟了6种卸矿高度下的冲击夯实作用过程,分析了卸矿高度对孔隙率变化量、井壁应力峰值的影响特征。研究发现:①储料孔隙率变化量、井壁冲击力峰值与卸矿高度呈正相关,与所测量范围到储料面的距离呈负相关;②降低卸矿高度可以减小卸矿过程中的夯实范围及效果,在贮矿段直径6 m、贮矿高度24 m等条件下,距离储料面5 m范围内随着卸矿高度降低,对储料的夯实效果也明显减弱,其余范围内夯实效果受影响程度较小;③降低卸矿高度可以减小卸矿对井壁的冲击效果,在当前溜井结构参数下,储料面以下9 m范围内井壁冲击力峰值受卸矿高度的影响程度显著,其余范围内受影响程度较小;④矿山可采用降低卸矿站与溜井贮矿段储料面间的高度落差、减少一次卸矿量、支护井壁等措施降低或预防冲击夯实作用对溜井系统带来的负面影响。

金属矿山废石资源综合利用总图运输设计

金属露天矿山废石综合利用设计是矿山建设的重要组成部分。在设计过程中,根据矿区地形条件综合利用工业场地,采用分区选址建设的形式,以满足场地用地需求,并利于生产设施的总平面及竖向布置;原料废石利用排土场500 m平台作为生产缓冲调节堆场,与露天采场剥离计划相适应,满足剥离高峰期废石堆存要求;成品骨料储运采用溜井存储+胶带运输方式,充分利用地形高差,使内部物料运输更为短捷,充分发挥总图运输专业设计在山区地形的技术优势。