崩落法采矿放矿口堵塞规律及仿真方法

TD8; 自然崩落法是一种利用重力和深部围压使矿岩自然破裂、崩落的采矿方法,具有高效、低成本和适合大规模开采的特点.然而,由于开采过程复杂且难以控制,实施后开采方案难以更改,地下放矿过程中的堵塞现象成为技术难题.本文旨在通过数值仿真方法理解和控制崩落矿岩散体运动、碰撞、挤压、碎裂过程,研究自然崩落法放矿过程中的堵塞规律.本研究采用能量跟踪法(Energy Tracking Method,ETM)和Weibull分布的模式识别仿真法,研究了矿岩尺寸、矿岩排列方式、矿岩破裂对放矿口堵塞、放矿点提取效率以及矿层沉降的影响.ETM通过耦合解析解与数值解,确保崩落矿岩散体系统的能量守恒,提高了仿真精度和...

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Published in地质与勘探 Vol. 61; no. 1; pp. 172 - 184
Main Authors 黄欣, 尹硕辉, 唐旭海
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉 430072%湘潭大学机械工程与力学学院,湖南湘潭 411105 2025
Subjects
堵塞
能量跟踪法
ore blockage
崩落法采矿
energy tracking method
数值模拟
numerical simulation
block caving mining
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ISSN0495-5331
DOI10.12134/j.dzykt.2025.01.016

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Summary:TD8; 自然崩落法是一种利用重力和深部围压使矿岩自然破裂、崩落的采矿方法,具有高效、低成本和适合大规模开采的特点.然而,由于开采过程复杂且难以控制,实施后开采方案难以更改,地下放矿过程中的堵塞现象成为技术难题.本文旨在通过数值仿真方法理解和控制崩落矿岩散体运动、碰撞、挤压、碎裂过程,研究自然崩落法放矿过程中的堵塞规律.本研究采用能量跟踪法(Energy Tracking Method,ETM)和Weibull分布的模式识别仿真法,研究了矿岩尺寸、矿岩排列方式、矿岩破裂对放矿口堵塞、放矿点提取效率以及矿层沉降的影响.ETM通过耦合解析解与数值解,确保崩落矿岩散体系统的能量守恒,提高了仿真精度和速度,避免了罚参数的选取问题.同时,Weibull分布的模式识别仿真法可以快速捕捉矿岩在碰撞和挤压过程中的破裂行为.仿真结果表明,岩块碎裂有利于降低放矿口堵塞风险和提高放矿点提取效率.三种不同的矿层模型在考虑破碎后,相比于不考虑的情形下提取了更多的矿屑,分别多提取了9.7 m3、53.5 m3和4.9 m3.同时,岩块尺寸和排列方式对矿层沉降有显著影响.本研究验证了ETM与Weibull分布模式识别法在自然崩落矿岩仿真中的有效性,可为自然崩落法的放矿设计和优化提供技术支持.
ISSN:0495-5331
DOI:10.12134/j.dzykt.2025.01.016