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 1127 表4多漏斗放矿过程力链方向分布的拟合结果 深度时，最高矿石面开始出现凹凸不平.随着矿 Table 4 Fitting results of the force chain direction distribution in 石面的继续下降，凹凸现象越来越明显，相应的上 the multi-funnel ore drawing process 覆载荷越来越大，此时力链承受的荷载较大，所以 Ore drawing times 6 an 隔离层下方力链长度逐渐增强，准直系数也逐渐 1.00 0.30 94.58 增加，而柔性隔离层则出现较大的弯曲起伏现象， 2 1.00 0.30 91.48 并呈圆弧形下移，直至放矿终了以波浪形悬浮于 3 1.00 0.36 87.35 底部结构 4 1.00 0.42 92.90 4结论 5 1.00 0.40 88.42 6 1.00 0.42 90.59 (1)多漏斗放矿过程中强接触及力链接触占 7 1.00 0.38 88.20 比均比较稳定，其中强接触占比稳定在33%左右， 8 1.00 0.35 82.32 力链接触占比稳定在16%左右，上下波动幅度均 9 1.00 0.36 87.91 不超过2%. 10 1.00 0.27 95.02 (2)力链总数随着放矿次数的增加不断波动 11 1.00 0.46 79.60 减少，并在放矿后期稳定在790条左右.不同放矿 1.00 0.49 79.55 次数下力链长度的概率分布几乎一致，均随着力 链长度的增加呈指数形式递减：其中长度为3的 1.0 YotAe-asw 力链数目最多，约占力链总数的55%，其个数随着 0.8 放矿次数的增加逐渐减少：长度处在4~6之间的 力链数目约占力链总条数的37%，其个数随着放 矿次数的增加不断波动，但基本保持不变；长度大 0.4 于6的力链数目较少，约占力链总数的8%，其个 数随着放矿次数的增加逐渐增加. 0.2 (3)放矿初期散体介质体系内部力链强度发 生较大变化，第4次放矿结束之后力链强度波动 456789101112 Ore drawing times 范围逐渐减小并趋于稳定.放矿过程中力链强 图10力链准直系数变化规律 度的概率分布随着放矿次数的增加先呈指数 Fig.10 Change law of collimation coefficient of the force chain 形式上升再呈指数形式下降，并在0.7F处出现一 峰值 力链长度较短，数目较多，力链准直系数较小；随 (4)前6次放矿过程中散体介质体系内力链 着大量放矿同步充填试验的持续进行，隔离层上 方向分布的变化规律具有一致性，后6次放矿过 方回填废石越来越多，相应的上覆载荷越来越大， 程中力链方向分布变化规律具有一致性.放矿初 所以隔离层下方力链长度逐渐增强，准直系数也 始阶段，力链主要沿铅垂方向分布，力链方向分 逐渐增加 布形态近似花生状：此后随着矿石颗粒的持续放 3.6讨论 出，散体介质体系内部局部应力集中现象明显， 多漏斗放矿条件下，因各放矿口间的相互影 力链分布主方向由一个演变为4个（铅垂方向、 响而产生交错、缺失等不同程度的变异，放出体并 水平方向及与水平方向呈60°夹角方向).对于 不是一个规则的椭球体，并且柔性隔离层曲线整 力链分布各向异性程度表征参数an而言，第6次 体形态为正弦曲线.放矿初期，散体介质体系主要 放矿结束之前，随着放矿次数的增加，an逐渐增 受自身重力及放矿口等效荷载的影响，荷载分布 大：第6次放矿结束之后，体系内力链各向异性 均匀，整个隔离层界面近似在同一水平，并保持平 程度a随着放矿次数的增加逐渐减小，并在第 缓下移，每个力链所承受的荷载较小，所以放矿前 10放矿结束之后达到最小值；第10次放矿结束 期力链长度较短，数目较多，力链准直系数较小 之后，各向异性系数又随着放矿次数的增加逐渐 随着大量放矿同步充填试验的持续进行，隔离层 增加.体系内力链平均强度在放矿过程中一直 上方回填废石越来越多，当最高矿石面下降到某 保持在1.00.力链长度较短，数目较多，力链准直系数较小；随 着大量放矿同步充填试验的持续进行，隔离层上 方回填废石越来越多，相应的上覆载荷越来越大， 所以隔离层下方力链长度逐渐增强，准直系数也 逐渐增加. 3.6    讨论 多漏斗放矿条件下，因各放矿口间的相互影 响而产生交错、缺失等不同程度的变异，放出体并 不是一个规则的椭球体，并且柔性隔离层曲线整 体形态为正弦曲线. 放矿初期，散体介质体系主要 受自身重力及放矿口等效荷载的影响，荷载分布 均匀，整个隔离层界面近似在同一水平，并保持平 缓下移，每个力链所承受的荷载较小，所以放矿前 期力链长度较短，数目较多，力链准直系数较小. 随着大量放矿同步充填试验的持续进行，隔离层 上方回填废石越来越多，当最高矿石面下降到某 一深度时，最高矿石面开始出现凹凸不平. 随着矿 石面的继续下降，凹凸现象越来越明显，相应的上 覆载荷越来越大，此时力链承受的荷载较大，所以 隔离层下方力链长度逐渐增强，准直系数也逐渐 增加，而柔性隔离层则出现较大的弯曲起伏现象， 并呈圆弧形下移，直至放矿终了以波浪形悬浮于 底部结构. 4    结论 （1）多漏斗放矿过程中强接触及力链接触占 比均比较稳定，其中强接触占比稳定在 33% 左右， 力链接触占比稳定在 16% 左右，上下波动幅度均 不超过 2%. （2）力链总数随着放矿次数的增加不断波动 减少，并在放矿后期稳定在 790 条左右. 不同放矿 次数下力链长度的概率分布几乎一致，均随着力 链长度的增加呈指数形式递减；其中长度为 3 的 力链数目最多，约占力链总数的 55%，其个数随着 放矿次数的增加逐渐减少；长度处在 4～6 之间的 力链数目约占力链总条数的 37%，其个数随着放 矿次数的增加不断波动，但基本保持不变；长度大 于 6 的力链数目较少，约占力链总数的 8%，其个 数随着放矿次数的增加逐渐增加. F¯ （3）放矿初期散体介质体系内部力链强度发 生较大变化，第 4 次放矿结束之后力链强度波动 范围逐渐减小并趋于稳定. 放矿过程中力链强 度的概率分布随着放矿次数的增加先呈指数 形式上升再呈指数形式下降，并在 0.7 处出现一 峰值. （4）前 6 次放矿过程中散体介质体系内力链 方向分布的变化规律具有一致性，后 6 次放矿过 程中力链方向分布变化规律具有一致性. 放矿初 始阶段，力链主要沿铅垂方向分布，力链方向分 布形态近似花生状；此后随着矿石颗粒的持续放 出，散体介质体系内部局部应力集中现象明显， 力链分布主方向由一个演变为 4 个（铅垂方向、 水平方向及与水平方向呈±60°夹角方向）. 对于 力链分布各向异性程度表征参数 an 而言，第 6 次 放矿结束之前，随着放矿次数的增加，an 逐渐增 大 ；第 6 次放矿结束之后，体系内力链各向异性 程度 an 随着放矿次数的增加逐渐减小，并在第 10 放矿结束之后达到最小值；第 10 次放矿结束 之后，各向异性系数又随着放矿次数的增加逐渐 增加. 体系内力链平均强度 f0 在放矿过程中一直 保持在 1.00. 表 4    多漏斗放矿过程力链方向分布的拟合结果 Table 4    Fitting results of the force chain direction distribution in the multi-funnel ore drawing process Ore drawing times f0 an θn 1 1.00 0.30 94.58 2 1.00 0.30 91.48 3 1.00 0.36 87.35 4 1.00 0.42 92.90 5 1.00 0.40 88.42 6 1.00 0.42 90.59 7 1.00 0.38 88.20 8 1.00 0.35 82.32 9 1.00 0.36 87.91 10 1.00 0.27 95.02 11 1.00 0.46 79.60 12 1.00 0.49 79.55 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Force chain alignment coefficient Ore drawing times y=y0+Ae −0.5 [(x−x )·w ]−1 2 c 图 10    力链准直系数变化规律 Fig.10    Change law of collimation coefficient of the force chain 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 · 1127 ·