陈庆发等：柔性隔离层下多漏斗散体矿岩力链演化特征的离散元模拟 1121· 法试验模型，如图1所示.试验中的接触模型选用 颗粒 抗滚动线性接触模型，颗粒生成采用自重堆积法 (2)柔性隔离层的生成：为模拟柔性隔离层， 为实现柔性隔离层下同步充填放矿过程，颗粒的 利用Cbic命令，在生成的矿石颗粒上方生成一排 生成按如下三个步骤进行： 长250cm,半径为0.0015cm的细小颗粒，这些颗 粒采用平行黏结，并赋予隔离层如表2所示的细 观力学参数，放矿过程中柔性隔离层长度为178cm. (3)计算颗粒的生成：为模拟矿石颗粒大小及 形状不同所带来的影响，将颗粒接触模型由线性 接触模型变为抗滚动线性接触模型，颗粒的抗滚 动线性摩擦系数为0.3（多次调试综合取值），此时 散体介质体系内颗粒的细观力学计算参数如表3 所示.删除编号为4的底墙后，放矿口被打开，矿 石颗粒从放矿口放出，矿石流动随即开始.放矿过 程中，每计算若干时步，关闭4号放矿口，并在矿 石颗粒面上生成适量的充填废石颗粒（其细观力 学参数与矿石颗粒细观力学参数相同)，为实现同 5 步充填效果，待模型在自重作用下解算平衡后，删 图1数值试验中的颗粒模型 除多余的充填废石颗粒，并再次打开4号放矿口， Fig.I Model of particles in the test 进入下一循环计算过程，直至矿石颗粒全部放出 (I)初始颗粒的生成：通过ball generate命令在 (计算且试验过程中放矿口的开闭方式为全部打 墙体模型y轴方向0.08~130cm范围内生成若干 开或全部关闭) 矿石颗粒，这些矿石颗粒的重力加速度g=9.81ms2, 数值模型中各颗粒间接触力采用Hertz-Mindlin 其细观力学参数如表1所示.为使散体介质体系 理论进行计算，其法向、切向接触力如下2闯 内矿石颗粒尽快充填密实，初始颗粒的接触模型 Fni=KnUni-nn (1) 设置为线性接触模型，颗粒之间的摩擦系数取为 △Fu=-KAUu-h△s 0.3;同时为方便观察放矿过程中矿石颗粒的流动 式中，Kn、K分别为法向及切向接触刚度，U、 现象，待模型平衡后，以10cm为间隔将颗粒赋予 U分别为坐标轴方向i的法向及切向位移增量， 不同的颜色，并删除y轴正向128cm以上的矿石 、分别表示法向及切向阻尼系数，立、分别表 表1墙体及初始矿石颗粒力学参数 Table 1 Mechanical parameters of walls and initial ore particles Walls Initial ore particles Shear stiffness/ Normal stiffness/ Friction Normal stiffness/ Shear stiffness/ Friction Ore particle density Ore particle (N-m) (N-m-) coefficient (N-m-) (N.m) coefficient (kg'm) radius/m 1×107 1×107 0.5 5×10 5×107 0.3 2800 0.008 表2隔离层相关参数 Table 2 Parameters related to the isolation layer Shear stiffness Normal stiffness/ Parallel bonding Parallel bonding Ore particle Elastic modulus of Ore particle (Nm) (N.m) normal stiffness/ shear stiffness/ density/ Friction coefficient radius/m (N-m) (Nm-) (kg.m) parallel bond/Pa 1×10 1×107 1×10 1×10 2000 0.4 5×10 0.0015 表3矿石颗粒参数 Table 3 Parameters ofore particles Shear stiffness/ Normal stiffness/ Friction Linear friction coefficient Ore particle density Ore particle radius/ (N.m-) (Nm-) coefficient against rolling (kg-m-) m 5×107 5×107 0.5 0.5 2800 0.008法试验模型，如图 1 所示. 试验中的接触模型选用 抗滚动线性接触模型，颗粒生成采用自重堆积法. 为实现柔性隔离层下同步充填放矿过程，颗粒的 生成按如下三个步骤进行： （1）初始颗粒的生成：通过 ball generate 命令在 墙体模型 y 轴方向 0.08～130 cm 范围内生成若干 矿石颗粒，这些矿石颗粒的重力加速度 g=9.81 m·s−2 ， 其细观力学参数如表 1 所示. 为使散体介质体系 内矿石颗粒尽快充填密实，初始颗粒的接触模型 设置为线性接触模型，颗粒之间的摩擦系数取为 0.3；同时为方便观察放矿过程中矿石颗粒的流动 现象，待模型平衡后，以 10 cm 为间隔将颗粒赋予 不同的颜色，并删除 y 轴正向 128 cm 以上的矿石 颗粒. （2）柔性隔离层的生成：为模拟柔性隔离层， 利用 Cubic 命令，在生成的矿石颗粒上方生成一排 长 250 cm，半径为 0.0015 cm 的细小颗粒，这些颗 粒采用平行黏结，并赋予隔离层如表 2 所示的细 观力学参数，放矿过程中柔性隔离层长度为 178 cm. （3）计算颗粒的生成：为模拟矿石颗粒大小及 形状不同所带来的影响，将颗粒接触模型由线性 接触模型变为抗滚动线性接触模型，颗粒的抗滚 动线性摩擦系数为 0.3（多次调试综合取值），此时 散体介质体系内颗粒的细观力学计算参数如表 3 所示. 删除编号为 4 的底墙后，放矿口被打开，矿 石颗粒从放矿口放出，矿石流动随即开始. 放矿过 程中，每计算若干时步，关闭 4 号放矿口，并在矿 石颗粒面上生成适量的充填废石颗粒（其细观力 学参数与矿石颗粒细观力学参数相同），为实现同 步充填效果，待模型在自重作用下解算平衡后，删 除多余的充填废石颗粒，并再次打开 4 号放矿口， 进入下一循环计算过程，直至矿石颗粒全部放出 （计算且试验过程中放矿口的开闭方式为全部打 开或全部关闭）. 数值模型中各颗粒间接触力采用 Hertz-Mindlin 理论进行计算，其法向、切向接触力如下[25] ： { Fni = KnUni −ηnv¯ ∆Fti = −Kt∆Uti −ηt∆v¯s （1） Kn Kt Uni Uti ηn ηt v¯ v¯s 式中 ， 、 分别为法向及切向接触刚度 ， 、 分别为坐标轴方向 i 的法向及切向位移增量， 、 分别表示法向及切向阻尼系数， 、 分别表 表 1 墙体及初始矿石颗粒力学参数 Table 1 Mechanical parameters of walls and initial ore particles Walls Initial ore particles Shear stiffness / (N·m‒1) Normal stiffness / (N·m‒1) Friction coefficient Normal stiffness / (N·m‒1) Shear stiffness / (N·m‒1) Friction coefficient Ore particle density / (kg·m‒3) Ore particle radius/m 1×107 1×107 0.5 5×107 5×107 0.3 2800 0.008 表 2 隔离层相关参数 Table 2 Parameters related to the isolation layer Shear stiffness / (N·m‒1) Normal stiffness / (N·m‒1) Parallel bonding normal stiffness/ (N·m‒1) Parallel bonding shear stiffness / (N·m‒1) Ore particle density / (kg·m‒3) Friction coefficient Elastic modulus of parallel bond /Pa Ore particle radius /m 1×107 1×107 1×106 1×106 2000 0.4 5×107 0.0015 表 3 矿石颗粒参数 Table 3 Parameters of ore particles Shear stiffness / (N·m‒1) Normal stiffness / (N·m‒1) Friction coefficient Linear friction coefficient against rolling Ore particle density / (kg·m‒3) Ore particle radius / m 5×107 5×107 0.5 0.5 2800 0.008 1 3 4 5 6 2 x 7 y 图 1    数值试验中的颗粒模型 Fig.1    Model of particles in the test 陈庆发等： 柔性隔离层下多漏斗散体矿岩力链演化特征的离散元模拟 · 1121 ·