露天轉地下過程中覆巖移動規(guī)律的研究

露天轉地下過程中覆巖移動規(guī)律的研究

0覆蓋層厚度研究在采礦和沉淀過程中，石人溝黑鐵的外部法開始采用空場法開采，并且在暴露和地下采礦之間保留了一條絕緣柱。因此，露天開采后，需要恢復礦柱。崩塌和落在地面上時，利用地下部分的微差爆炸形成覆蓋巖石，并利用地下第一部分的底部結構在巖床下釋放這部分礦石。但是,因為要人為形成覆巖,所以從經濟方面考慮要研究覆蓋層的合理厚度。首先,覆蓋層的厚度要滿足放礦工藝的要求;其次,覆蓋層的厚度還要滿足礦山防排水和通風的要求。但是,人工強制形成覆蓋層會增加采礦成本,影響礦山的經濟效益,所以,研究覆蓋層的功用,找出滿足生產要求的最小覆蓋層厚度,本著生產安全與避免浪費的原則確定合理的覆蓋層厚度,具有重要意義。1覆蓋層界面模擬結合放出體體積計算式和二次松散系數,找出放出體高度和松動體高度之間的關系,以保證當放礦到截止品位時,覆蓋層足夠厚,還能夠形成完整的放出體和松動體。進行覆蓋層界面移動實驗,結合計算機模擬覆蓋界層面移動。模擬當放礦到截止品位時,覆蓋層的界面形狀。進行散體滲漏實驗。目的在于找出對于不同的降雨量,水的滲漏深度與時間的關系。2次散射系數ke松動體的形成過程見圖2.1。當從底部漏孔放出散體Vf后,其所占空間設由2Vf范圍內散體下落遞補,由于散體下移過程中產生二次松散,所以它實際所遞補的空間為式中Ke為二次松散系數,故在2Vf范圍內余下的空間為Δ2=2Vf-KeVf。依此類推,3Vf遞補2Vf以及4Vf遞補3Vf等,一直到余下的空間為零時不再擴展為止。即由此推出:nVf(Ke-1)=KeVf式中,nVf為松動體(Vs),亦即放出散體Vf后的移動范圍,由于松動體形狀也近似是橢球體,故稱之為松動橢球體。松動橢球體與放出橢球體的關系為:由上式可推導出二次松散系數:二次松散系數Ke>1,根據試驗得Ke=1.006～1.10。礦巖爆破后產生松散而增大體積,發(fā)生第一次松散,設一次松散系數為Kc;出礦時產生的松散為二次松散系數Ke。據試驗得知,在礦巖條件和鑿巖爆破參數等不變的情況下,礦巖的極限松散系數Kf為一常值,Kf值等于一次松散系數Kc與二次松散系數Ke之積,即Kf=KcKe。由于移動場內各處移動速度不同,因此各處的松散程度也隨之有所不同。由于當前還未解決二次松散與移動速度關系,故只能采用平均的二次松散系數Ke。平均二次松散系數Ke的含義是,散體一旦投入移動后,在移動場內各處松散程度都是一樣的。從公式νs=keke-1νfνs=keke?1νf可以確定兩者之間的數量關系。只要知道二次松散系數,它們的關系也就確定下來了。對一般堅硬的礦石可取Ke=1.066～1.100,這樣:松動橢球體與放出橢球體高度關系可從式(2.3)得出?，F取Vs=15V,則而Vs≈π6(1-ε2s)h2s(2.5)Vs≈π6(1?ε2s)h2s(2.5)式中εs——松動橢球體偏心率;hs——松動橢球體高度。于是:hs=3√6νsπ(1-ε2s)(2.6)hs=6νsπ(1?ε2s)??????√3(2.6)同時,近似取:Vs≈π6h3(1-ε2)(2.7)Vs≈π6h3(1?ε2)(2.7)則Vs=15V=15[π6h3(1-ε2)](2.8)Vs=15V=15[π6h3(1?ε2)](2.8)將(2.8)式代入(2.6)式得:hs=2.46h3√1-ε2(1-ε2s)(2.9)hs=2.46h1?ε2(1?ε2s)?????√3(2.9)再將3√1-ε2(1-ε2s)1?ε2(1?ε2s)?????√3近似的取作1,得出;hs=2.46h≈2.5h(2.10)此式表示松動橢球體高為放出橢球體高的二倍半。3覆蓋層界面的移動計算機的模擬3.1仿真概率場方程崩落法放礦計算機仿真方法,最早由加拿大學者DavidJolley于1968年提出,仿真模型是把礦巖堆體劃分成大小相等、形狀規(guī)則的模塊,用模塊之間從上向下的隨機遞補運動來模仿崩落礦巖的流動過程。采用D.Jolley遞補模型進行仿真時,移動帶內每一部位上仿真模塊的移動狀態(tài)與實際散體的移動狀態(tài)在統(tǒng)計意義上保持一致,這樣才能保證仿真放出體形態(tài)及其大小與實際一致。因此,應以移動場相似作為計算機仿真的準則。結合計算機數值模擬和隨機模擬,應用顆粒移動跡線方程、放出體方程和移動體方程,模擬放礦到截止品位時的覆蓋層界面形狀。仿真概率場方程,又稱空位擴散方程,是計算機仿真的數學模型,用以下仿真概率場方程作為本次計算機仿真的數學模型(1)放出口附近(z＜α√4(3-θ)R2/β)(z＜4(3?θ)R2/β???????????√α)不受邊壁條件影響時式中R——漏孔半徑;α,β——散體流動參數;θ——出口速度分布系數;(2)當遇直立壁邊界條件時zL——散體有效移動范圍與直壁相交點高度:zL=α√2x2D9β;zL=2x2D9β????√α;xD——直壁到放出口中心距離,端部放礦時xD=0,無限邊界條件時xD=∞;g(z)——移動概率最大值點偏離放出口軸線距離:g(z)=Κ1+x2D(z-zL)α2;g(z)=K1+x2D(z?zL)α2;k——壁面影響系數;α1,β1——散體流動參數,取決于散體流動性質、流動空間條件與入出條件,端部放礦時α>α1、β<β1,底部漏孔放出時一般α=α1、β=β1;A——直壁切余函數(3)當遇傾斜壁邊界條件時式中u=RD+Rg+(z-zJ)ctgθ,θ為礦體傾角;α,β,α1,β1,α2,β2——散體流動參數;α1,β1——垂直斜壁方向的散體流動參數;α2,β1——沿斜壁方向的散體流動參數;當受下盤斜壁影響時,g=u=0,α1=α2,β1=β2;Rg——流軸到斜壁距離;zL——不受上、下盤斜壁影響區(qū)高度;zJ——過渡區(qū)最大高度;RD——z=zJ水平剖面上沿x軸方向斜壁位置坐標值;RD以及zL、zJ意義見圖3.1;Ai——斜壁影響系數;Ai=?i∫Τiexp(-u2)du√π(i=1,2),設xD、xP分別表示上、下盤斜壁到放出口中心水平距離,則當僅受上盤斜壁影響時,當僅受下盤斜壁影響時,Τ1=Τ2=∞?φ1=φ2=x-p+zctgθ√β1zα1,當同時受上、下盤斜壁影響時,3.2覆蓋層覆蓋層覆蓋層覆蓋層覆蓋層界面無凹坑以留礦法的漏斗底部結構為例,觀察放礦過程中覆蓋界面的變化情況,和計算機模擬的結果作比較。當放礦到截止品位時,為了避免覆蓋層界面出現凹坑,使雨水集中匯入,形成集中滲流,造成雨水下滲速度太快,使覆蓋層失去延緩洪峰的作用,從而造成降雨過后,井下排水壓力增大,甚至使井下不能進行正常生產,應保證覆蓋層最終的界面形狀呈凸起狀或保持水平。4散體粒級配比和材料的確定散體滲漏實驗在本課題研究中占有相當重要的位置。散體的滲漏系數隨散體的顆粒大小,孔隙比等有很大關系。本實驗的基本實驗方案為對散體不同的粒級配比,分別做實驗,測出隨散體粒級配比不同,當降雨量變化時,滲漏深度和時間的關系。取石人溝鐵礦爆破巖堆散體,測它的粒級組成,按照相似理論的要求,取相似材料,測出隨著降雨量的不同,滲漏深度和時間的關系?，F場實測的塊度組成資料見表4。按照某一降雨量做散體滲漏實驗測得的一組數據見