弓长岭铁矿分段崩落法数字化采矿与回采指标优化研究

发布时间：2020-10-14 00:53

　　 无底柱分段崩落采矿法在我国地下金属矿山应用广泛。该方法是在松散岩层的覆盖条件下进行矿石回采工作的,其落矿过程和放矿过程具有不可视性,这不仅造成矿石损失率和贫化率较高,而且给回采指标的优化研究带来了巨大的困难。随着我国数字矿山建设水平的提高,数字化技术在矿业工程领域的应用越来越广泛,为回采指标的优化研究提供了一个新的途径。本文依托“十二·五”国家科技支撑计划子课题“地下矿山回采系统数字化技术研究”,以弓长岭铁矿为工程依托单位,开展了基于数字化回采技术的无底柱分段崩落法回采指标优化研究。针对无底柱分段崩落法矿山数字化建设存在的基础数据种类不足,缺乏数据集成与共享的软件平台,矿石损失率、贫化率高等三个问题,构建回采指标优化模型,提出崩落体形态数值模型的建立方法和回采指标的优化措施,建立数据集成与共享的软件平台——“崩落法矿山数字化回采辅助决策系统”。基于结构化系统需求分析方法,对该系统进行功能性需求分析和非功能性需求分析,完成系统设计框架的构建。采用现场调研、原位地应力测量、扇形炮孔爆破相似模拟试验和现场放矿试验等技术手段,获取弓长岭铁矿采场结构参数、扇形炮孔爆破参数、采场地压活动状态、崩落体形态特征、现场出矿品位变化趋势和矿石损失率、贫化率等构建回采指标优化模型所必需的基础数据。基于关系数据模型,通过需求分析确定数据库所需处理数据的种类和具体内容,通过概念设计得到基础数据的E-R模型,通过逻辑设计将E-R数据模型转换为关系数据模型,通过物理设计利用数据库软件Access完成“崩落法矿山数字化回采辅助决策系统”的数据库构建。基于图形化编程软件LabVIEW,对系统登录模块、数据添加模块、数据查询模块、数据处理模块、数据修改模块、数据输出模块和回采指标优化模块进行设计和开发,通过调用子VI技术集成各功能模块,完成“崩落法矿山数字化回采辅助决策系统”的建立。基于“崩落法矿山数字化回采辅助决策系统”,以实测地应力作为力学边界条件,调用 ANSYS/LS-DYNA、AUTO CAD、3D MINE、PFC3D 联合建立具有崩落矿石块度分布特征的崩落体形态数值模型,并模拟放矿过程,实现弓长岭铁矿回采过程的数字化。以崩落体形态数值模型为研究对象,通过模拟不同放矿口外延长度L和外延角度α条件下的放矿过程,得到与之对应的回采指标,建立以L和α为自变量的回采指标回归方程,并预测弓长岭铁矿的最优放矿口尺寸参数,实现回采指标优化的目标。
【学位单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD861.1
【部分图文】：

?（ｂ）移动概率分布??图１－１?Ｊ．Ｌｉｔｗｉｎｉｓｚｙｎ随机移动模型??１９６２年，王泳嘉提出散体移动的球体递补模型［５８＿６１］（见图１－２），基于两??相邻球体递补其下部空位的等可能性建立了球体移动概率场（见式１－２）；根??据中心极限定理，将球体介质连续化处理后，引入了散体统计常数５，继而??给出了散体介质移动概率密度方程（见式１－３）；根据概率场表征散体垂直下??降速度场的关系，推导出散体移动速度与迹线方程（二次抛物线）、放出漏斗??方程、放出体方程等，首次建立了随机介质放矿理论，随后对这一理论进行??了进一步解释，形成了较为完整的计算体系。??ｙ?＼?｜??＊??图１－２散体移动的球体递补模型??１＋２?１??Ｐ（ｘ，ｙ）?＝?Ｃ／?（－Ｙ?（１－２）??式中／—一球体移动概率，（ｘ，Ｍ为球心坐标。??１?立??（ｐ（ｘ，ｙ）?＝?—＝ｅ?４Ｓ＞?（１－３）??ｌｙｊｎＢｙ??式中?球体移动概率分布密度；??Ｂ一一散体统计常数。??使随机介质放矿理论取得突破性进展的主要贡献人是任凤玉教授

（ａ）移动方式?（ｂ）移动概率分布??图１－１?Ｊ．Ｌｉｔｗｉｎｉｓｚｙｎ随机移动模型??１９６２年，王泳嘉提出散体移动的球体递补模型［５８＿６１］（见图１－２），基于两??相邻球体递补其下部空位的等可能性建立了球体移动概率场（见式１－２）；根??据中心极限定理，将球体介质连续化处理后，引入了散体统计常数５，继而??给出了散体介质移动概率密度方程（见式１－３）；根据概率场表征散体垂直下??降速度场的关系，推导出散体移动速度与迹线方程（二次抛物线）、放出漏斗??方程、放出体方程等，首次建立了随机介质放矿理论，随后对这一理论进行??了进一步解释，形成了较为完整的计算体系。??ｙ?＼?｜??＊??图１－２散体移动的球体递补模型??１＋２?１??Ｐ（ｘ，ｙ）?＝?Ｃ／?（－Ｙ?（１－２）??式中／—一球体移动概率，（ｘ，Ｍ为球心坐标。??１?立??（ｐ（ｘ

不能真实反映放出体的实际位置及形态，可信度不高，意义不大。??１９６８年，加拿大学者Ｄａｖｉｄ?Ｊｏｌｌｅｙ［１２４］等提出基于随机放矿理论的数值模??拟方法。如图１－３所示，首先将崩落矿体划分成大小相同的方块，从放矿口??一块一块放出矿石，当位于Ｎ层的方块下落后，出现一个空位，该空位将由??Ｎ＋１层的九个方块中的某一块填补，每次移动都是完全独立的随机事件，如??此循环往复，直至放矿停止。??Ｎ＋１层?Ｎ层?下移方块??图１－３随机模拟数学模型??随机模拟方法周期短、工作量小，甚至可以发挥“即刻”的指导作用，??所以一经提出就受到国际采矿学术界的重视。但随着研宄的深入，随机模拟??－１４－??
【参考文献】

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本文编号：2839938