单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链演化特征

针对现有放矿研究中未充分考虑粗颗粒影响的问题,基于滚动阻抗模型开展放矿数值试验,对不同粒径和位置单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链宏观分布、数量、平均强度、准直性、长度以及方向等演化特征进行量化研究。研究结果表明:1)针对0.3~0.8 m的三维矿岩细颗粒体系,仅当粗细颗粒粒径比大于6.0且粗颗粒处于矿岩颗粒剪切带区域时,单一粗颗粒的存在才会导致粗颗粒一侧的松动体形态产生明显变异,引起局域细颗粒的提前移动。2)粗颗粒能够产生力链聚集效应,显著提高其四周局域内力链分布密度、力链接触数占比以及力链平均强度,而对力链准直性无显著影响。3)无论是否存在粗颗粒,在各放矿阶段局域内力链概率均随其长度增加而呈负指数函数形式减小;从统计意义的角度而言,力链最大长度均不超过10。4)当粗颗粒及其四周细颗粒未产生松动时,粗颗粒的存在可显著提高局域力链方向各向异性程度;当粗颗粒及其四周细颗粒产生松动后,其局域力链方向各向同性程度不断提高,局域力链方向逐渐向放矿口方向集中。

基于多尺度分析及图论归一化割的矿岩颗粒图像分割及应用

为克服矿岩颗粒图像分割中的欠分割和过分割现象,基于矿岩颗粒图像的特性,提出一种结合多尺度分析与图论的矿岩颗粒图象分割算法。该算法首先利用图像多尺度变换缩小图像,以去噪和减少数据量,再利用改进的图论归一化割(Normalized Cut)算法来分割矿岩颗粒图像。对多种类型的矿岩颗粒图像进行了分割实验,并与阈值、分水岭、聚类分析及FCM等常用的分割方法进行比较。实验结果证明,研究的算法对岩石颗粒图像具有优于其它分割算法的效果,新算法应用到了大型露天矿爆堆中的岩石块度测量与分析,效果令人满意。

多放矿口间的矿岩颗粒均匀流与应力演化规律

针对当前多口放矿研究中存在的放矿口间距阈值和应力分布等问题,基于刚性块体模型开展不同放矿口间距和放矿方式条件下的放矿数值试验,对多放矿口间的矿岩颗粒均匀流与应力演化规律进行量化研究.研究结果表明:多口放矿条件下能够产生矿岩颗粒均匀流的放矿口间距阈值介于1.0~1.25倍的松动体最大宽度.矿岩颗粒流动体系内存在明显的应力拱效应,放矿过程中松动体上方的垂直应力会逐渐向两侧非松动区域转移.在所研究的取值范围内,采场底部最大垂直应力已接近初始垂直应力的1.8倍.放矿过程中采场内非松动区域的配位数约为8~9,且空间高度越低其配位数越大;在松动区域内越接近放矿口的位置,其矿岩颗粒越松散且运移与接触变化的无序程度越高.

单一粗颗粒对矿岩颗粒体系剪切特性影响试验

为了探究不同垂直压力以及不同粒径、形状和位置的单一粗颗粒对矿岩颗粒体系抗剪强度和运移特性的影响,采用自主设计的矿岩颗粒体系非接触式剪切特性监测与分析系统开展直接剪切试验.研究结果表明,当形状因子>0.5时,添加粗颗粒会显著增加5~10 mm矿岩颗粒体系的抗剪强度,粗细颗粒粒径比为3.07~4.23.粗颗粒在剪出口时的矿岩颗粒体系抗剪强度最大,剪入口次之,位于可视面中心位置时的抗剪强度最小.在所研究的取值范围内,矿岩颗粒体系抗剪强度随着垂直压力的增加呈线性增长规律.当形状因子<0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度无显著变化,当形状因子≥0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度缓慢增加.相较于粗颗粒形状,垂直压力对矿岩颗粒体系抗剪强度的影响更显著.在所研究的取值范围内,不同粗颗粒粒径、形状和垂直压力影响下的四周细颗粒运移轨迹均符合Boltzmann分布.粗颗粒四周细颗粒的垂直位移随着粗颗粒形状因子的增加会显著增加,随着垂直压力的增加,则会降低四周细颗粒的垂直位移;粗颗粒形状因子和垂直压力的二者增加均会提高细颗粒运移轨迹方向的有序程度.

矿岩颗粒图像分割方法研究综述

工业矿场中,各种矿岩颗粒的存在形式是复杂多变的,如何更好地分割各种岩块,直接影响着生产成本和设备需求。传统矿岩颗粒的分割以肉眼观察和描述为主,存在主观性差、实时性差、定量困难等问题,故将数字图像处理技术引入岩石分割研究中。针对矿岩颗粒图像分割,通过介绍传统和新型的图像分割方法,对国内已有的矿岩分割算法进行了概括总结,并对今后的矿岩颗粒图像分割方法进行了展望。

矿岩粉碎颗粒分形结构与粉碎能耗的关系

用半自动图象分析系统测定了矿岩粉碎后颗粒的周边分形结构,得到粉碎后颗粒表面的分维数在2.033—2.110范围,其分维数随粒度减小而有所增大。按粉碎能耗增量正比?颗粒分形结构的表面积增量原理,得到和Hukki粉碎能耗表达式相同的结果,后者是概括了Rittinger,Kick和Bond三大粉碎能耗学说的共同表达式。

分维数作为矿岩破碎颗粒形态和大小的参数

利用半自动图象分析系统,测出了15种矿岩破碎颗粒的表面分维数,证实-200目经过破碎的颗粒表面具有分形结构,且表面分维数介于2.07～2.11之间.因此,传统的表面积当量直径、体积表面积比直径、周长当量直径等描述粒度的最基本的量,不给定码尺是没有意义的.阻力直径、自由降落直径、Stokes直径也应考虑表面分维数的影响.