李涛等：基于离散元理论的自然崩落法放矿细颗粒渗移过程研究 ·1513· 1.0 —中=90 ·一Φ=70 0.8 ▲-中=50 0.6 0.4 ● 0.2 ◆◆◆ 88 0.20.40.60.81.0 图7细颗粒渗移方式 矿岩放出质量分数 Fig.7 Percolation mode of fine particles 图5不同直径比时矿岩放出质量分数与细颗粒放出质量分数 的关系 Fig.5 Relation between the mass fractions of ore-rock and fine particles discharged at different diameter ratios 10 -15 0.64 ■n=1,中=5 ■（优 20 -25 一·一细颗粒 0.56 -30 一。一粗颗粒 ▲一M细颗粒 -35 一M粗颗粒 -40 0.48 0.1 0.20.3 0.4 0.5 矿岩放出质量分数 =y 图8标志颗粒重力方向位移与矿岩放出质量分数的关系 0.40l Fig.8 Relation between the vertical displacement of marker particles 0 8 12 20 含水率m/% and the mass fraction of ore-rock discharged 图6矿岩含水率与初始放矿贫化时矿岩放出质量分数的关系 移速度大于粗颗粒下降速度，且位于放矿口中心处颗 Fig.6 Relation between moisture content and the mass fraction of ore-rock discharged at initial drawing dilution moment 粒下移速度明显大于边界处的颗粒速度.废石层细颗 粒存在移动速度快、渗透能力强的现象，主要为放矿口 块一起下移，如A颗粒：二是细颗粒在大块石上做 处剪切应力诱导所致，并受粗细颗粒直径比中，的 无约束运动，如B颗粒；三是细颗粒在大块矿岩间自 影响. 由下落，如C颗粒.崩落矿岩属于非均匀散体，矿岩颗 粒间的空隙为细颗粒的渗移作用提供流动通道，矿岩 4 结论 大块含量越多或废石层细颗粒量越多，废石细颗粒渗 (1)随着粗细颗粒数量比n不断增大，放矿提前 移作用越明显，越易引起放矿贫化 贫化率不断降低.当颗粒数量比n分别为0.5、1和 为探究废石层细颗粒渗移运动的诱因，在模拟过 1.5时，初始放矿贫化时矿岩放出质量分数分别为 程中通过设置标志颗粒，分别跟踪模型顶层中心处 0.43、0.57及0.66. (M)及边界处(S)相邻粗细颗粒的运动轨迹.在n= (2)随着粗细颗粒直径比中，不断增大，细颗粒渗 1、中，=5和0=0时，标志颗粒在重力方向的位移量与 移速率不断增加.在直径比中，分别为50、70及90的 矿岩放出质量分数之间的关系如图8所示 情况下，出现放矿贫化时矿岩放出质量分数分别为 细颗粒平均渗移距离L、剪切应变y及粗细颗粒 0.57、0.53及0.44. 直径比中，之间存在如下关系@： (3)矿岩含水率对废石层细颗粒渗移运动影响显 =ep(-5中，). L (10) 著.根据含水率曲线拟合方程，随着含水率增加，出现 放矿贫化时矿岩放出质量分数呈现先增大后减小的趋 式中，5和52为常数. 势，并在含水率为10%左右时达到峰值. 根据图8可知，放矿过程中，相邻位置的细颗粒渗 (4)覆岩下放矿过程中，相邻位置的细颗粒渗移李 涛等: 基于离散元理论的自然崩落法放矿细颗粒渗移过程研究 图 5 不同直径比时矿岩放出质量分数与细颗粒放出质量分数 的关系 Fig． 5 Ｒelation between the mass fractions of ore-rock and fine particles discharged at different diameter ratios 图 6 矿岩含水率与初始放矿贫化时矿岩放出质量分数的关系 Fig． 6 Ｒelation between moisture content and the mass fraction of ore-rock discharged at initial drawing dilution moment 块一起下移，如 A 颗粒; 二是细颗粒在大块矿石上做 无约束运动，如 B 颗粒; 三是细颗粒在大块矿岩间自 由下落，如 C 颗粒． 崩落矿岩属于非均匀散体，矿岩颗 粒间的空隙为细颗粒的渗移作用提供流动通道，矿岩 大块含量越多或废石层细颗粒量越多，废石细颗粒渗 移作用越明显，越易引起放矿贫化． 为探究废石层细颗粒渗移运动的诱因，在模拟过 程中通过设置标志颗粒，分别跟踪模型顶层中心处 ( M) 及边界处( S) 相邻粗细颗粒的运动轨迹． 在 n = 1、Φd = 5 和 ω = 0 时，标志颗粒在重力方向的位移量与 矿岩放出质量分数之间的关系如图 8 所示． 细颗粒平均渗移距离 L、剪切应变 γ 及粗细颗粒 直径比 Φd之间存在如下关系［10］: L γdc = ξ1 exp( － ξ2Φd ) ． ( 10) 式中，ξ1和 ξ2为常数． 根据图 8 可知，放矿过程中，相邻位置的细颗粒渗 图 7 细颗粒渗移方式 Fig． 7 Percolation mode of fine particles 图 8 标志颗粒重力方向位移与矿岩放出质量分数的关系 Fig． 8 Ｒelation between the vertical displacement of marker particles and the mass fraction of ore-rock discharged 移速度大于粗颗粒下降速度，且位于放矿口中心处颗 粒下移速度明显大于边界处的颗粒速度． 废石层细颗 粒存在移动速度快、渗透能力强的现象，主要为放矿口 处剪切应力诱导所致，并 受 粗 细 颗 粒 直 径 比 Φd 的 影响． 4 结论 ( 1) 随着粗细颗粒数量比 n 不断增大，放矿提前 贫化率不断降低． 当颗粒数量比 n 分别为 0. 5、1 和 1. 5 时，初始放矿贫化时矿岩放出质量分数分别为 0. 43、0. 57 及 0. 66． ( 2) 随着粗细颗粒直径比 Φd不断增大，细颗粒渗 移速率不断增加． 在直径比 Φd分别为 50、70 及 90 的 情况下，出现放矿贫化时矿岩放出质量分数分别为 0. 57、0. 53 及 0. 44． ( 3) 矿岩含水率对废石层细颗粒渗移运动影响显 著． 根据含水率曲线拟合方程，随着含水率增加，出现 放矿贫化时矿岩放出质量分数呈现先增大后减小的趋 势，并在含水率为 10% 左右时达到峰值． ( 4) 覆岩下放矿过程中，相邻位置的细颗粒渗移 ·1513·