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自然崩落法结构参数优选与放矿规律研究

作　者: 吴俊俊
导　师: 赵国彦
学　校: 中南大学
专　业: 采矿工程
关键词: 自然崩落法放矿规律放矿管理放出体截止品位 PFC
分类号: TD853.364
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

自然崩落采矿法广泛地应用在厚矿体。该方法大大简化生产工艺,采场结构简单,管理方便,效率高,成本低。但其也存在着较大的技术难题,主要有底部结构参数的选择与制定放矿管理制度。因此,有必要深入研究选择合理的结构参数以及放矿过程中崩落矿石的放出规律,力求最大限度地放出矿石,减少崩落围岩渗入,改善损失贫化指标。为使自然崩落法获得较好的技术经济指标,本文在前人经验和研究成果基础之上,采用模糊层次分析法优化选择采场结构参数,通过室内模拟实验了解放矿基本规律,并利用PFC 2D颗粒流软件对放矿进行模拟,探索放矿规律和放矿过程中的力学运动状态等。首先,针对实际工程中存在大量的模糊信息,采用层次分析法建立方案优选综合评判指标体系,运用模糊数学对各方案参数进行综合评判优选。该方法全面考虑了影响自然崩落法的多种定性和定量指标。给出各种指标的影响程度权值,对各因素的重要性进行评价,避免单一的方法和判据所造成的局限性。其次,采用室内物理模型(多漏孔放矿模型)和PFC 2D颗粒流软件对散体进行相似模拟实验,通过实验对散体放出规律进行研究。实验主要研究在不同的放矿条件和放矿手段下相邻漏孔散体放出规律,从实验中了解相邻漏孔之间的影响情况,并通过PFC 2D颗粒流软件研究放矿过程中散体运动状态和力学特征规律。根据实验结果加以与现场情况进行结合,找出一种适合于生产的放矿方式,建立一套合理的放矿管理体系。针对现场施工的进度不同以及开采条件限制,提出了自由放矿与均匀沉降放矿理论相结合的放矿方式,并将这一理论应用到实际的生产中。通过现场实际情况进行分析和评价,得到这一理论的应用是可行的,在一定的矿体条件下能够取得比较好的经济效益。因此,本文利用模糊层次分析得到的结构参数是合理的,利用室内放矿试验和PFC 2D颗粒流软件模拟计算为指导,制定的放矿管理制度也是可行的,将其推广到相应条件的矿山中,具有一定的社会价值和经济价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-22
  1.1 概述  11-12
  1.2 课题研究目的与意义  12
  1.3 底部结构参数优化研究现状  12-13
  1.4 放矿理论发展现状  13-20
    1.4.1 国内外放矿理论发展现状  13-17
    1.4.2 均匀沉降低贫化放矿理论  17-18
    1.4.3 放矿研究方法  18-20
  1.5 存在的技术难题  20-22
第二章自然崩落法结构参数模糊优选研究  22-32
  2.1 层次分析法(AHP)  22
  2.2 构建结构参数优选综合评价指标体系  22-24
    2.2.1 建立梯阶层次结构模型  22-23
    2.2.2 构造比较判断矩阵  23
    2.2.3 计算各指标的权数  23-24
  2.3 模糊(FUZZY)综合评价  24-27
    2.3.1 确定因素集  24
    2.3.2 建立权重集  24-25
    2.3.3 确立评价集V  25
    2.3.4 隶属矩阵的确定  25-26
    2.3.5 综合评判  26-27
  2.4 试验采场参数优化选择  27-31
    2.4.1 指标权重确定  27-29
    2.4.2 隶属矩阵确定  29-31
  2.5 结论  31-32
第三章自然崩落法矿石放出规律研究  32-43
  3.1 放出椭球体形状及偏心率  32-36
    3.1.1 放出椭球体形状  32-35
    3.1.2 放出椭球体偏心率  35-36
  3.2 多漏孔放矿时的矿岩移动规律  36-38
    3.2.1 平面放矿  36
    3.2.2 立面放矿  36-38
    3.2.3 斜面放矿  38
  3.3 相邻漏孔放出颗粒的影响  38-40
  3.4 放出漏孔间脊部高度的确定  40
    3.4.1 极限高度  40
    3.4.2 脊部高度  40
  3.5 矿岩物理性质对放矿贫化的影响  40-41
  3.6 采场结构参数对放矿的影响  41
  3.7 崩落法放矿损失和贫化的原因分析  41-42
    3.7.1 矿体赋存条件对放矿贫损的影响  41-42
    3.7.2 爆破块度的影响  42
    3.7.3 放矿顺序对放矿贫损的影响  42
  3.8 本章小结  42-43
第四章放矿实验与分析  43-71
  4.1 实验目的  43
  4.2 放矿相似模拟  43-45
    4.2.1 相似理论  43-45
    4.2.2 模型试验的相似计算  45
  4.3 实验方案与模型设计  45-49
    4.3.1 实验方案  45-46
    4.3.2 实验模型设计  46
    4.3.3 实验放矿截止条件  46-47
    4.3.4 实验准备  47-48
    4.3.5 装矿  48-49
    4.3.6 放矿  49
  4.4 实验结果  49-53
    4.4.1 倾角30°实验结果  49-52
    4.4.2 倾角35°实验结果  52-53
  4.5 实验数据分析与处理  53-67
    4.5.1 实验照片  53-59
    4.5.2 单组数据规律分析  59-65
    4.5.3 多组数据规律分析  65-67
  4.6 一份放出量对矿石放出的影响分析  67-68
  4.7 放矿次序对矿石放出的影响分析  68-69
  4.8 本章小结  69-71
第五章放矿过程离散元数值模拟与分析  71-83
  5.1 离散元基本原理  71
  5.2 颗粒流理论及PFC 2D软件介绍  71-74
    5.2.1 颗粒流理论  71-72
    5.2.2 基本假设  72-73
    5.2.3 PFC 2D软件的基本方程  73-74
    5.2.4 PFC 2D软件模拟的主要步骤  74
  5.3 模型的建立及计算方案  74-75
  5.4 放矿结果比较与受力分析  75-81
    5.4.1 各方案计算过程  75-79
    5.4.2 计算结果分析  79-80
    5.4.3 放矿过程受力分析  80-81
  5.5 本章小结  81-83
第六章放矿理论在罗山矿区的应用  83-96
  6.1 工程设计概述  83-88
    6.1.1 工程地质条件  83-86
    6.1.2 工程设计  86-88
  6.2 罗山矿区低贫化放矿工艺  88-92
    6.2.1 实验数据指导  88-92
    6.2.2 采场放矿制度建立  92
  6.3 放矿管理与贫化控制措施  92-94
    6.3.1 健全合理的放矿管理制度  92-93
    6.3.2 出矿品位检测与放矿截止品位控制措施  93-94
  6.4 均匀沉降低贫化放矿注意问题  94
  6.5 均匀沉降低贫化放矿推广价值  94-96
    6.5.1 均匀沉降低贫化放矿工艺的优势  94-95
    6.5.2 均匀沉降低贫化放矿工艺的推广价值  95-96
第七章结论与展望  96-99
  7.1 主要结论  96-97
  7.2 展望  97-99
参考文献  99-104
致谢  104-105
攻读硕士期间发表的学术论文及成果  105

自然崩落法结构参数优选与放矿规律研究

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