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“ 7 , ’ , 89 7 ’ 7 ’ ; 6 总第* * 期 0 1 1 2年 1月第 1期 基金项目 国家杰出青年科学基金项目 （A 1 B 0 A * A） ； 国家创新 研究群体科学基金项目 （A 1 B 0 * 1 0） 朱志根 （ C 1 D） ， 男， 江西萍乡人， 硕士研究生， * 1 1 C B湖南省 长沙市。 试验研究 崩落矿石块度对放矿的影响分析 朱志根 ， 0吴爱祥B （中南大学资源与安全工程学院； 0北京有色工程设计研究总院；B北京科技大学） 摘要 从散体力学的角度， 分析了矿石块度大小、 粗颗粒矿石含量对抗剪强度的影响。通过 室内模拟试验， 深入研究了放矿过程中崩落矿石块度对放矿规律及放出体大小的影响， 得出了矿石 块度组成是影响放出体形状和大小的重要因素的结论， 对现场生产具有指导意义。 关键词 矿石块度； 抗剪强度； 模拟试验； 放矿 中图分类号 ; C A B 文献标识码 文章编号 1 1 E A 2 C B （0 1 1 2） 1 E 1 1 1 E 1 B “ G “ “ M M “ - . N M “ M I V “ J . . J J U- N “W . - 矿石块度对抗剪强度的影响 放矿过程中， 矿岩散体在重力作用下的放出过 程是一个脉动过程 ［0］ 。散体由静止状态转变为动 态放出过程， 其实质就是散体发生剪切破坏的过程。 所以， 对矿石放出过程的研究， 堆积矿石抗剪强度是 非常重要的力学参数。研究表明， 矿石块度是影响 抗剪强度的重要因素。矿岩块度组成对堆积散体抗 剪强度的影响可以从两个方面来进行分析， 一方面 是矿石颗粒尺寸大小对抗剪强度的影响； 另外一方 面是矿石块度组成中粗颗粒含量和细小颗粒含量对 抗剪强度的影响。 0 Z 矿石块度大小对抗剪强度的影响 散体剪切试验研究表明 ［B， *］， 内摩擦角随散 体颗粒尺寸增大， 呈现出上升的趋势， 静态时上 升的斜率略大于动态； 而在同一颗粒尺寸时， 静态 值均大于动态， 见图。 在散体颗粒尺寸较小时， 散体颗粒尺寸变化对 1 抗剪强度的影响并不显著， 散体静态时的抗剪强 度受多个因素的综合影响。例如， 小颗粒表面积大， 颗粒接触点多， 因而黏结力和摩擦力较大； 而大颗粒 虽然接触面少， 但颗粒相互嵌入咬合力较大。因而 在所试验的颗粒尺寸范围内表现出小幅度的波动 性； 但当散体颗粒尺寸较大时， 散体颗粒尺寸变化对 抗剪强度将产生较大的影响。在图中， 当散体颗 粒尺寸达到“ 时， 散体抗剪强度突然增大。 图“ “ “的关系 图 “ 的关系 ’ 粗颗粒矿石含量对抗剪强度的影响 在进行散体颗粒组成划分中， 把散体颗粒尺寸 大于 的颗粒归为粗颗粒， 且以 表示粗颗粒 散体含量 ［］ 。为说明粗颗粒散体含量对抗剪强度 的影响， 图*中列举了两种不同散体粗颗粒含量与 抗剪强度之间的关系。 从图*中可以看出， 当散体中粗颗粒含量小于 * 时， 抗剪强度随粗颗粒含量的增加稍有增大， 但 增大的幅度不大， 散体抗剪强度主要决定于细颗粒 含量； 当散体中粗颗粒含量在* , 时， 抗剪 强度随粗颗粒含量增加显著增大； 当粗颗粒含量大 于, 时， 因细颗粒填不满粗颗粒间的孔隙空间， 这时抗剪强度主要取决于粗颗粒之间的摩擦力和咬 合力， 因而抗剪强度不再提高。另外， 当 , 时， 一方面因细颗粒填不满粗颗粒间的孔隙， 散体密 度减小； 另一方面， 在同样压实条件下， 作用力由粗 颗粒骨架承担， 处于孔隙中的细颗粒得不到压实。 这些都使得散体抗剪强度不但不增加， 甚至有少许 减小。 放矿试验分析 * - “ 试验模型 试验采用“ . “ 的相似比来模拟放矿情况。模 型尺寸为 / / “ （长/宽/高） ， 模型 正面安装有机玻璃板， 以便于观察崩落矿岩在放出 过程中松动情况 ［］ 。出矿口大小为 / ， 放 矿漏斗角为 0 1。 图*粗颗粒含量与抗剪强度关系曲线图 为了尽量模拟现场放矿物料性质， 室内放矿时 将三矿区原生贫矿作为矿石模拟材料。原生矿取样 后， 将矿石按照本次研究预测的矿石崩落块度， 以比 例“ . “ 破碎成各种块度， 再依据矿石崩落块度规律 的粒级组成进行配料。试验矿石块度组成见表“， 实验分为实验“（矿石块度组成“） 和实验（矿石块 度组成） 两组。 表“试验矿石组成 粒级 ／ “ , , “ “ “ 2 “ 2 模拟矿石块度 ／ “ , , “ “ “ 2 “ 2 试验“块度重量 百分比 （） “ , - 0 “ - 0 “ 0 - , “ 3 - “ 2 - 3“ “ - , 试验块度重量 百分比 （） 2“ “ * - 试验分析 试验中采用标志颗粒对矿石放出过程进行监 测。根据放出矿石中的标志颗粒， 结合放矿椭球体 理论中的相关公式， 对放出矿石体积和放出体短半 轴进行计算， 试验数据及计算结果见表。 表试验实测数据 放矿高度 ／ 高度 ／ 宽度 ／ 放出矿石体积 ／ * 试验“试验 放出体短半轴’／ 试验“试验 2 - “ - 0 3“ - , 0 - 3 , 0 - * “ * 0 - , - 3 2 - 0, - * 02 - 2 “ “ - - , * 3 - * 0 - 3 , - “ “ * - , 0 - 2 “ “ - 3 * 0 - 3 3 0 - * 2 “ 2 - “ - , 2 *“ 0 - 3 “3 - , 0 20 - 3 , 2 , “ 0 - , “ - 3 0 - “ - “ ,3 - 2 “ 0 “ - “ - , * * - “ ““ - 0 ““ “ - “ “ 3 * - , 2 - 2 0 , - , “ “ - ,“ - 2 * “ 2 - * - , “ 3 2 - “ “ “ - 2“ * - , * “ “ 0 - , - 0 , , - “ , 3“ - ,“ - 2 “ , “ * “ - * - * 3 3 - “ *“ - 0 , 3“ - 2 2 * 为研究矿石块度组成对放矿的影响规律， 对试 ““ 朱志根吴爱祥 崩落矿石块度对放矿的影响分析 2年“ 月第“ 期 验数据进行回归处理和分析， 结果见图和图“。 图放矿量与“／的关系 图“短半轴与放矿高度“的关系 结论 （） 矿石块度大小和粗颗粒矿石含量， 是影响矿 石流动特性的重要因素。 （） 放矿过程中， 矿石块度组成中粗颗粒矿石含 量越高， 放出矿石量也越大， 所以， 在实际生产过程 中， 适当增大崩落矿石的块度， 可以提高放矿效率。 （） 在放矿初期， 矿石中大块含量越多， 放出体 形状越不规则， 呈现下部大上部小， 放矿量大但放出 体短半轴小。在放矿持续进行后， 矿石堆得到了一 定程度上的松散， 矿石块之间的咬合力减小， 矿石处 于松散状态下放出， 放出体形状越规则， 矿石放出量 越大， 短半轴越大。 参考文献 ［］ 吴爱祥振动场中矿岩散体特性与动力学理论研究 ［’］长沙 中南工业大学， ［］ 王昌汉放矿学 ［］北京 冶金工业出版社， * ［］ 吴爱祥， 孙业志， 刘湘平散体动力学理论及其应用 ［］北京 冶金工业出版社， ［］ 赵彭年松散介质力学 ［］北京 地震出版社， “ ［“］ 周志华， 马建军等黄土覆盖层在放矿中运动规律的实验模型 ［,］有色金属 （矿山部分） ， ， （） - * （收稿日期 - . “ . * ） 信息平台 *年前国家将明令关闭的 -种煤矿 日前， 国务院办公厅转发安全监管总局等 部 门关于进一步做好煤矿整顿关闭工作意见， 要求按 照 “年 国务院关于预防煤矿生产安全事故的特 别规定 等有关法律法规以及煤炭产业政策的有关 规定， *年前， -类煤矿要一律关闭。 这 -类煤矿是 “不符合矿产资源规划和矿业 权设置方案的； 不符合经批准的煤炭工业发展规 划和矿区总体规划的； 未依法取得采矿许可证、 安 全生产许可证、 煤炭生产许可证、 营业执照和矿长资 格证、 矿长安全资格证， 擅自从事生产的； 超层越 界开采拒不退回的； 个月内次或者次以上 发现有重大安全生产隐患， 仍然组织生产的； ’被依 法责令停产整顿的矿井擅自组织生产或经整顿验收 不合格的； 存在煤与瓦斯突出、 自然发火、 冲击地 压、 水害威胁等重大安全生产隐患， 经论证在现有技 术条件下难以有效防治的；个月内次或者 次以上发现未对井下作业人员进行安全生产教育和 培训或者特种作业人员无证上岗的； *不同采矿权 人， 其被许可的采矿范围在垂直方向上相互重叠且 影响安全生产的， 只保留一个矿井， 其他关闭； 在 大型煤炭矿区范围内开采的； “年生产能力在万/ 及以下的矿井， 其中属于煤与瓦斯突出、 水害威胁严 重的必须在 -年年底前关闭， 其他矿井必须在 0年年底前关闭；“资源接近枯竭的矿井， 采矿 许可证到期后一律予以关闭； “纳入资源整合范围 的矿井， 未履行煤矿建设项目相关核准手续和 “三同 时”（安全设施与主体工程同时设计、 同时施工、 同时 投入生产和使用） 审批程序、 违规越权核准， 未重新 取得采矿许可证、 安全生产许可证和煤炭生产许可 证擅自组织生产的； “擅自进行 “三下” （建筑物下、 水体下、 铁路下） 开采和在自然风景名胜区、 文物保 护区、 重要水源地、 重要设施等区域内开采的； “’国 家和地方产业政策明令淘汰的； “地方人民政府规 定应予关闭的。 总第 期矿业快报 -年 月第 期
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