眼前山铁矿地表水控制方法与措施研究

受复杂地形地貌特征与水文地质条件影响,眼前山铁矿井下开采过程中的水害问题尤为突出。特殊的地形地貌特征决定了露天采场是地表水的汇聚点,若不能有效地治理地表水,来自周围山体的地表水将汇入露天矿坑,并经矿坑渗入地下采场,从而造成严重水害。为降低井下开采中的水害风险,确保生产安全,本文根据眼前山矿区的水文地质特征,研究了铁矿开采影响下地表水径流规律,预测了地表水径流量,计算了露天采场坑底正常日汇水量与最大日汇水量,并采用数值模拟方法确定了井工开采过程中地表沉陷区边界,优化了矿区地表防排水方法,提出了有效的地表水控制措施,为眼前山铁矿地表水控制与露天矿坑防水工程设计提供依据。

眼前山铁矿深部地应力分布特征及其与地质构造的关系

眼前山铁矿正处于露天转地下时期,地应力环境日趋复杂。基于此,采用应力解除法对矿区3个地点进行了地应力测量,以此为基础建立了地应力场模型,分析地应力分布特征及其与地质构造的关系。研究结果表明,3个测点的水平主应力方向变化较大,但基本保持为近南北向,倾角为3.5°~10.2°,变化相对较小。水平主应力大于垂直主应力,说明该矿区水平构造应力对地应力场影响更大。由地应力场模型可知,地应力各分量与埋深呈线性关系。区域地层总体产状为走向270°~300°,倾向北,倾角70°~85°,地应力分布受其影响较大。

含水铁矿石在计量斗内黏附行为的模拟研究

为了探究不同湿度铁矿石在计量斗内的黏附情况,采用Hertz-Mindlin with JKR模型,利用EDEM对不同湿度铁矿石在计量斗中的运动行为进行仿真分析,探讨不同含水率对铁矿石在计量斗壁面上的黏附影响。结果表明:含水铁矿石的落料速度远小于无水矿石,且随着含水率的增加,铁矿石在同一时刻的速度明显下降;经过堆料过程,矿石间及矿石与壁面间的粘结更加紧密,且随含水率的增加,F_(JKR1)与F_(JKR2)的值越大,黏附在壁面上的矿石质量越大。所作研究可为计量斗清堵装置的设计提供一定的理论帮助。

基于EDEM模拟振动参数对计量斗矿物粘附的影响

井下装矿站在运转时,计量斗在放料的过程中可能会出现卡堵或粘附现象,为了能够提高计量斗的作业效率和精度,研究了不同振动参数对计量斗中剩余矿物颗粒质量的影响。采用EDEM软件对计量斗装料放料的过程进行模拟,并且运用控制变量法分析不同振动频率和振幅对放料之后仓体内剩余矿物颗粒质量的影响,得出最优的振动参数。结果表明,在振动频率为5Hz,X方向的振幅为35mm的条件下,仿真时间10s,仓体内的剩余矿物颗粒质量由原先的10.9609kg下降为0.5914kg,粘附于仓体内的矿物颗粒得到了有效去除。

基于模态分析法的计量漏斗固有频率仿真分析

为了测量不同矿石颗粒黏结情况下计量漏斗的固有频率,使用了ansys软件中的模态分析模块。测量了不同黏结情况下计量漏斗的固有频率,得到了计量漏斗的振型图。结果表明,ansys软件可以比较好的计算出计量漏斗在不同黏结情况下的固有频率,并且清晰的显示出不同振型对应的振型图。发现了计量漏斗腔体内黏结的矿石颗粒越多,计量漏斗的固有频率越低。

露天转地下不同开采顺序对采场围岩稳定性的影响

为探明开采活动对采场围岩体产生的影响,评估采场潜在地质灾害,以眼前山铁矿为工程背景,提出了依次从左向右、从右向左、从中间向两端和从两端向中间开采四种方案,利用COMSOL Multiphysics软件建立了数值模型,根据模拟的位移和应力场对比分析了四种开挖方案的围岩稳定性。结果表明:从右向左开采方案的最大主应力极值升高速率最快,随矿房回采应力集中现象最为迅速,右侧冒落研究区域顶板岩层稳定性最差。从左向右开采方案在前期开挖阶段未应力集中,随开挖继续应力迅速转移并产生应力集中,冒落危害相对较大。从中间向两端开采方案和从右向左开采方案在开挖1/3矿房时沉降等值曲线占比变化最大,从中间向两端开采方案在开挖前期顶板稳定性最差。