溜井貯礦段礦石運移規(guī)律及井壁磨損研究

王 雄，邱天寧，楊繼海

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

主溜井作為地下金屬礦山礦石轉(zhuǎn)運及臨時貯存的重要工程，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到金屬礦山的正常運營生產(chǎn)。溜井在使用過程中常見的故障有溜井井壁變形[1]、溜井堵塞[2]以及跑礦[3]。現(xiàn)階段對溜井貯礦段井壁磨損的研究方法有：理論分析[4]、數(shù)值模擬分析[5]和相似試驗[6]。以某地下金屬礦山為例，利用PFC2D建立溜井放礦模型，研究放礦過程中礦石的運移規(guī)律以及貯礦段磨損特征，為貯礦段井壁支護提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦石運移規(guī)律及井壁磨損研究

1.1 井壁靜態(tài)側(cè)壓力模擬

利用PFC2D建立溜井貯礦段放礦模型，貯礦段井高“0～46 m”直徑為6.0 m, “46～48 m”為變斷面，48 m以上直徑為4.5 m，溜井放礦口呈指狀，底板傾角為39°，指狀閘門直徑為1.10 m。礦石顆粒采用分層填充法[7]生成，即在靠自身重力作用下自下而上生成，待礦石顆粒達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再進行上一層顆粒生成，逐層生成直到達到貯礦高度，并對每隔2 m和1 m分別著色以便于觀察在放礦過程中的運動情況，裝滿顆粒后的模型見圖1。顆粒與顆粒、顆粒與墻體之間的接觸剛度的確定對于貯礦段放礦模擬十分關(guān)鍵，可根據(jù)接觸剛度的理論計算公式[8]確定其參考值，然后在生成礦石顆粒過程中根據(jù)參考值調(diào)整，具體模擬參數(shù)見表1。

表1 放礦模型中礦石顆粒及墻體特征參數(shù)

圖1 貯礦段分層裝料過程

待礦石顆粒生成完之后，運行一定時間過后不平衡力為零時，此時所測得的側(cè)壓力即為靜態(tài)側(cè)壓力，見圖2，各測點的靜態(tài)側(cè)壓力整理見表2。……