孙浩等：多放矿口条件下崩落矿岩流动特性 ·1253· 表1三因素三水平正交试验参数设计表 Table 1 Parameters design table of 3-factor and 3Hevel orthogonal ex- periment 序号 放矿口尺寸/m2 放矿口间距/m矿石层高度/m 1 4.0×4.0 12 12 4.0×4.0 6 15 3 4.0×4.0 20 18 5.0×5.0 白 5 5.0×5.0 16 18 6 5.0×5.0 20 白 7 6.0×6.0 12 18 6.0×6.0 16 12 9 6.0×6.0 20 15 1.2单分段放矿模型构建与放矿过程设置 本次模拟试验单分段放矿模型尺寸为40m× 图2单分段放矿模型墙体结构 40m×60m(长×宽×高)，初始孔隙率为0.50.综合 Fig.2 Wall structure of the single subsection draw model 考虑计算机运算能力、矿山对崩落矿石块度的要求以 及与放矿口尺寸的匹配，经反复调试，将颗粒半径设为 (1)在模型内3号墙体上下分别随机生成一定数 0.45m,颗粒黏结采用无黏结模型，颗粒生成采用半径 量废石颗粒与矿石颗粒，使模型内初始孔隙率达 扩大法.图2为单分段放矿模型的墙体结构.如图2 0.50. 所示，第1、2号正方形底墙代表试验中的两个相邻放 (2)向废石及矿石颗粒施加重力加速度g=9.81 矿口，3号墙体代表隔板，在其上下将分别生成废石颗 ms2,并赋予墙体及颗粒指定的细观力学参数.本试 粒及矿石颗粒.整个放矿过程具体可以分为以下六个 验选用的墙体及颗粒细观力学参数见表2. 阶段 (3)删除3号墙体，使模型内颗粒在重力作用下 表2墙体及颗粒细观力学参数 Table 2 Mesomechanical parameters of walls and particles 墙体 颗粒 法向刚 切向刚 法向刚 切向刚 矿石颗粒密 废石颗粒密 摩擦系数 度/(kgm-3)度1(kgm3) 摩擦系数 度/(Nml) 度/(Nm1) 度/(Nml) 度/(Nml) 1×109 1×109 0.50 1×108 1×103 4000 2700 0.90 达到放矿前的初始平衡状态 2 崩落矿岩流动特性分析 (4)在删除第1、2号底墙后，散体颗粒将从放矿 口不断向下放出，放矿过程随之开始 为探究多放矿口条件下崩落矿旷岩流动特性，验证 (5)整个放矿过程中借助PFCD中的FISH四语 基于P℉CD放矿模型的可靠性，对放出体及矿石残留 言，编译程序记录整个模型达到初始平衡状态时每个 体形态、崩落矿岩接触面移动规律、放出体高度与放矿 颗粒的x、y、z坐标值和达到不同放矿量时放出颗粒的 量的关系等进行分析. D号.结合以上信息即可得到每个放出颗粒的初始平 2.1崩落矿岩移动规律分析 衡位置，这部分颗粒所形成的区域即为放出体.通过 多放矿口条件下由于放矿结构参数及放矿方式的 上述程序可以实现放出体形态的可视化，真实直观地 不同，相邻放出体可分为有相互交错与无相互交错两 描述放出体在采场中的具体位置. 种，相邻放出漏斗也可分为有相互交错与无相互交错 (6)当放矿口放出五个废石颗粒时，重新生成代 两种，即相邻放出口放矿时有相互影响与无相互影响 表该放矿口的相应底墙，停止其放矿，待所有放矿口均 两种.以试验3和试验7为例，图3为其不同放矿过程 关闭后放矿过程随即结束 中单分段放矿模型剖面图.如图所示，绿色颗粒为矿孙 浩等: 多放矿口条件下崩落矿岩流动特性 表 1 三因素三水平正交试验参数设计表 Table 1 Parameters design table of 3-factor and 3-level orthogonal ex￾periment 序号 放矿口尺寸/m2 放矿口间距/m 矿石层高度/m 1 4. 0 × 4. 0 12 12 2 4. 0 × 4. 0 16 15 3 4. 0 × 4. 0 20 18 4 5. 0 × 5. 0 12 15 5 5. 0 × 5. 0 16 18 6 5. 0 × 5. 0 20 12 7 6. 0 × 6. 0 12 18 8 6. 0 × 6. 0 16 12 9 6. 0 × 6. 0 20 15 1. 2 单分段放矿模型构建与放矿过程设置 本次模 拟 试 验 单 分 段 放 矿 模 型 尺 寸 为 40 m × 40 m × 60 m ( 长 × 宽 × 高) ，初始孔隙率为 0. 50． 综合 考虑计算机运算能力、矿山对崩落矿石块度的要求以 及与放矿口尺寸的匹配，经反复调试，将颗粒半径设为 0. 45 m，颗粒黏结采用无黏结模型，颗粒生成采用半径 扩大法． 图 2 为单分段放矿模型的墙体结构． 如图 2 所示，第 1、2 号正方形底墙代表试验中的两个相邻放 矿口，3 号墙体代表隔板，在其上下将分别生成废石颗 粒及矿石颗粒． 整个放矿过程具体可以分为以下六个 阶段． 图 2 单分段放矿模型墙体结构 Fig． 2 Wall structure of the single subsection draw model ( 1) 在模型内 3 号墙体上下分别随机生成一定数 量废石 颗 粒 与 矿 石 颗 粒，使 模 型 内 初 始 孔 隙 率 达 0. 50． ( 2) 向废石及矿石颗粒施加重力加速度 g = 9. 81 m·s － 2 ，并赋予墙体及颗粒指定的细观力学参数． 本试 验选用的墙体及颗粒细观力学参数见表 2． ( 3) 删除 3 号墙体，使模型内颗粒在重力作用下 表 2 墙体及颗粒细观力学参数 Table 2 Mesomechanical parameters of walls and particles 墙体 颗粒 法向刚 度/( N·m － 1 ) 切向刚 度/( N·m － 1 ) 摩擦系数 法向刚 度/( N·m － 1 ) 切向刚 度/( N·m － 1 ) 矿石颗粒密 度/( kg·m － 3 ) 废石颗粒密 度/( kg·m － 3 ) 摩擦系数 1 × 109 1 × 109 0. 50 1 × 108 1 × 108 4000 2700 0. 90 达到放矿前的初始平衡状态． ( 4) 在删除第 1、2 号底墙后，散体颗粒将从放矿 口不断向下放出，放矿过程随之开始． ( 5) 整个放矿过程中借助 PFC3D 中的 FISH［22］语 言，编译程序记录整个模型达到初始平衡状态时每个 颗粒的 x、y、z 坐标值和达到不同放矿量时放出颗粒的 ID 号． 结合以上信息即可得到每个放出颗粒的初始平 衡位置，这部分颗粒所形成的区域即为放出体． 通过 上述程序可以实现放出体形态的可视化，真实直观地 描述放出体在采场中的具体位置． ( 6) 当放矿口放出五个废石颗粒时，重新生成代 表该放矿口的相应底墙，停止其放矿，待所有放矿口均 关闭后放矿过程随即结束． 2 崩落矿岩流动特性分析 为探究多放矿口条件下崩落矿岩流动特性，验证 基于 PFC3D 放矿模型的可靠性，对放出体及矿石残留 体形态、崩落矿岩接触面移动规律、放出体高度与放矿 量的关系等进行分析． 2. 1 崩落矿岩移动规律分析 多放矿口条件下由于放矿结构参数及放矿方式的 不同，相邻放出体可分为有相互交错与无相互交错两 种，相邻放出漏斗也可分为有相互交错与无相互交错 两种，即相邻放出口放矿时有相互影响与无相互影响 两种． 以试验3 和试验7 为例，图3 为其不同放矿过程 中单分段放矿模型剖面图． 如图所示，绿色颗粒为矿 ·1253·