208 工程科学学报，第43卷，第2期 不同长宽比的不规则块体模拟三棱锥型、对称性 100 和细长型等真实矿岩形状.此外，除了提升矿岩散 体形状模拟的准确性，与颗粒簇模型相比，基于刚 -Physical test 性块体模型开展放矿问题研究的另一优势为计算 效率的提升：在P℉C中，每一个刚性块体或球形颗 粒均可视为1个独立的组元(Piece),即与其他组元 Numerical 之间仅存在1个接触(Contact),而由N个球形颗粒 simulation 组成的颗粒簇与其他组元之间则存在N个接触 0 0 100 1000 因此，颗粒或块体间接触数目的大幅减少可有效 Particles sizel/mm 提高放矿模拟效率. 图3物理与数值试验中的颗粒级配曲线 放矿物理试验和数值试验中的颗粒级配曲线 Fig.3 Particle size distribution curves in physical and numerical draw tests 如图3所示.其中，物理试验中散体材料粒径为 3~45mm,平均粒径为19.2mm,筛分后的不同粒 试验中通过在模型顶部补充散体材料的方式，保 径石灰石散体如图4所示：数值试验中的颗粒粒 证放矿过程中矿岩层高度不变，当放矿高度达2.0m 径分布与物理试验一致，两者间的相似比同样为 时停止出矿.由于三维物理模型内部的矿岩颗粒 1:25,且所用的三种不同形状刚性块体（图2(c)) 运移过程难以直接观测，故本次放矿物理试验中 的数量相同，各占总块体数量的1/3. 并未测量和圈定松动体形态 (3)近场放矿试验过程 本次近场放矿数值试验过程与物理试验保持 本次物理试验中散体材料的装填高度为2.0m, 一致，当放矿高度达50m时停止出矿.首先通过 并在模型内垂直方向上每隔0.1m布设一层标志 编译程序记录每个刚性块体在放矿开始前的初始 颗粒（图5），采用标志颗粒法⑧圈定放出体形态 空间坐标，在放矿模拟过程中通过反演某一时刻 (a) (b) d 图4筛分后所得不同粒径的石灰石散体.(a)3~8mm:(b)8~16mm:(c)16~25mm:(d)25~45mm Fig.4 Limestone particles with different sizes after sieving:(a)3-8 mm;(b)8-16 mm;(c)16-25 mm;(d)25-45 mm不同长宽比的不规则块体模拟三棱锥型、对称性 和细长型等真实矿岩形状. 此外，除了提升矿岩散 体形状模拟的准确性，与颗粒簇模型相比，基于刚 性块体模型开展放矿问题研究的另一优势为计算 效率的提升：在 PFC 中，每一个刚性块体或球形颗 粒均可视为 1 个独立的组元 (Piece)，即与其他组元 之间仅存在 1 个接触 (Contact)，而由 N 个球形颗粒 组成的颗粒簇与其他组元之间则存在 N 个接触. 因此，颗粒或块体间接触数目的大幅减少可有效 提高放矿模拟效率. 放矿物理试验和数值试验中的颗粒级配曲线 如图 3 所示. 其中，物理试验中散体材料粒径为 3～45 mm，平均粒径为 19.2 mm，筛分后的不同粒 径石灰石散体如图 4 所示；数值试验中的颗粒粒 径分布与物理试验一致，两者间的相似比同样为 1∶25，且所用的三种不同形状刚性块体（图 2（c）） 的数量相同，各占总块体数量的 1/3. （3）近场放矿试验过程. 本次物理试验中散体材料的装填高度为 2.0 m， 并在模型内垂直方向上每隔 0.1 m 布设一层标志 颗粒（图 5），采用标志颗粒法[8] 圈定放出体形态. 试验中通过在模型顶部补充散体材料的方式，保 证放矿过程中矿岩层高度不变，当放矿高度达 2.0 m 时停止出矿. 由于三维物理模型内部的矿岩颗粒 运移过程难以直接观测，故本次放矿物理试验中 并未测量和圈定松动体形态. 本次近场放矿数值试验过程与物理试验保持 一致，当放矿高度达 50 m 时停止出矿. 首先通过 编译程序记录每个刚性块体在放矿开始前的初始 空间坐标，在放矿模拟过程中通过反演某一时刻 Numerical simulation Physical test Cumulative mass fraction/ % 100 80 60 40 20 0 Particles sizel/mm 0 1000 10 100 图 3    物理与数值试验中的颗粒级配曲线 Fig.3    Particle size distribution curves in physical and numerical draw tests (a) (b) (c) (d) 图 4    筛分后所得不同粒径的石灰石散体. （a）3～8 mm；（b）8～16 mm；（c）16～25 mm；（d）25～45 mm Fig.4    Limestone particles with different sizes after sieving: (a) 3−8 mm; (b) 8−16 mm; (c) 16−25 mm; (d) 25−45 mm · 208 · 工程科学学报，第 43 卷，第 2 期