·1512 工程科学学报，第38卷，第11期 2.3含水率影响 1.0 。-n=1.0 ◆=1.5 崩落矿岩在放出过程中，其流动状态与矿岩间的 ▲一m=0.5 0.8 摩擦阻力和黏结力有关，而含水率是影响矿岩散体摩 擦阻力和黏结力的重要因素圆，因而有必要考虑矿岩 含水率ω对细颗粒渗移速率的影响. 基于Hetz理论及最小能原理推导出的JKR模 04 型认为，颗粒间黏连作用仅存在于接触区，其对颗 粒施加的法向作用力F、及接触区半径Rc满足以下 9 关系式 0.20.40.60.81.0 Fx +3TwR+6TWRF +(3TLR) 矿岩放出质量分数 (4) 图3不同数量比时矿岩放出质量分数与细颗粒放出质量分数 式中：R为球半径；为单位面积吸附功：K的计算表 的关系 Fig.3 Relation between the mass fractions of ore-rock and fine parti- 达式为 cles discharged at different amount ratios K=3(K+K (5) 足x EDEM EDEM EDEM (a) b c 图4不同直径比中下时初始放矿贫化状态.(a)巾，=50：(b)中4=70：(c)中=90 Fig.4 Initial ore drawing dilution states at different diameter ratios (a)=50:(b)=70:(c)=90 K=(1-)/E, (6) 拟合曲线中自变量x为对应的含水率值，因变量 K2=(1-)/E2 (7) y为矿岩放出质量分数所对应的值，曲线峰值坐标为 式中，E,和E,为Hertz弹性模型中弹性接触颗粒的杨 (x。y),曲线与y轴交点为(0，yo),其中x。=10,y。= 氏弹性模量，v,和y2为泊松比. 0.43,入1为曲线在y=（y-y。)/2处的x方向跨度，Q 在n=1、中，=50的情况下，采用JKR模型并根据 为曲线面积积分. 不同矿岩含水率分别进行放矿模拟.矿岩含水率分别 根据图6可知，矿岩含水率对废石层细颗粒的渗 取0、2.5%、5%和7.5%~17.5%，共计8组，EDEM软 移运动有显著影响，随着含水率增加，出现放矿贫化时 件中与之对应的颗粒表面能分别为0、200J·m2、400J· 矿岩放出质量分数呈现先增大后减小的趋势，并在含 m和600~1400J·m.矿岩含水率与初始放矿贫化时 水率为10%左右时达到峰值，与散体抗剪强度和含水 矿岩放出质量分数关系曲线如图6所示 率的关系P,切相吻合 该曲线拟合方程为 3渗移过程分析 y=Yo+ (8) A√m2 放矿过程中，废石层细颗粒的渗移方式有三种 A=A1/√1n4. (9) (见图7)：一是细颗粒与大块矿石保持相对静止，随大工程科学学报，第 38 卷，第 11 期 图 3 不同数量比时矿岩放出质量分数与细颗粒放出质量分数 的关系 Fig． 3 Ｒelation between the mass fractions of ore-rock and fine parti￾cles discharged at different amount ratios 2. 3 含水率影响 崩落矿岩在放出过程中，其流动状态与矿岩间的 摩擦阻力和黏结力有关，而含水率是影响矿岩散体摩 擦阻力和黏结力的重要因素［13］，因而有必要考虑矿岩 含水率 ω 对细颗粒渗移速率的影响． 基于 Hertz 理论及最小能原理推导出的 JKＲ 模 型认为，颗粒间黏连作用仅存在于接触区，其 对 颗 粒施加的法向作用力 FN及接触区半径 ＲC满足以下 关系式［16］: Ｒ3 C = [ Ｒ K FN + 3πwＲ + 槡6πwＲFN + ( 3πwＲ) ] 2 ． ( 4) 式中: Ｒ 为球半径; w 为单位面积吸附功; K 的计算表 达式为 K = 4 3( K1 + K2 ) ， ( 5) 图 4 不同直径比 Φd下时初始放矿贫化状态． ( a) Φd = 50; ( b) Φd = 70; ( c) Φd = 90 Fig． 4 Initial ore drawing dilution states at different diameter ratios Φd : ( a) Φd = 50; ( b) Φd = 70; ( c) Φd = 90 K1 = ( 1 － ν 2 1 ) /E1， ( 6) K2 = ( 1 － ν 2 2 ) /E2 ． ( 7) 式中，E1和 E2为 Hertz 弹性模型中弹性接触颗粒的杨 氏弹性模量，ν1和 ν2为泊松比． 在 n = 1、Φd = 50 的情况下，采用 JKＲ 模型并根据 不同矿岩含水率分别进行放矿模拟． 矿岩含水率分别 取 0、2. 5% 、5% 和 7. 5% ～ 17. 5% ，共计 8 组，EDEM 软 件中与之对应的颗粒表面能分别为 0、200 J·m2 、400 J· m2 和 600 ～ 1400 J·m2 ． 矿岩含水率与初始放矿贫化时 矿岩放出质量分数关系曲线如图 6 所示． 该曲线拟合方程为 y = y0 + Q λ 槡π/2 e － 2( x － xc ) λ2 ， ( 8) λ = λ1 / 槡ln4． ( 9) 拟合曲线中自变量 x 为对应的含水率值，因变量 y 为矿岩放出质量分数所对应的值，曲线峰值坐标为 ( xc，yc ) ，曲线与 y 轴交点为( 0，y0 ) ，其中 xc = 10，yc = 0. 43，λ1为曲线在 y = ( yc － y0 ) /2 处的 x 方向跨度，Q 为曲线面积积分． 根据图 6 可知，矿岩含水率对废石层细颗粒的渗 移运动有显著影响，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，与散体抗剪强度和含水 率的关系［9，17］相吻合． 3 渗移过程分析 放矿过程中，废石层细颗粒的渗移方式有三种 ( 见图 7) : 一是细颗粒与大块矿石保持相对静止，随大 ·1512·