松散覆盖岩层自然分级现象的计算机模拟.pdf

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1、第2O卷第4期中国矿业Vo1．2O，NO．42011年4月CHINAMININGMAGAZINEApr．2011松散覆盖岩层自然分级现象的计算机模拟张国建，邹温强(辽宁科技大学，辽宁鞍山114051)摘要：采用无底柱分段崩落法的矿山中，松散覆盖岩层的自然分级现象是造成损失贫化的因素之一。本文采用基于块体离散元法的计算机模拟技术，研究了覆盖岩层的移动过程、移动方向以及移动形式，建立了数学模型，开发了仿真软件RB—DEM。通过RB—DEM的模拟，证实了自然分级现象的存在，为降低矿石损失贫化提供了新途径。关键词：离散元法；覆盖岩层；自然分级；模拟中图分类号：P642．24文献标识码：A

2、文章编号：1004—4051(2011)04—0097—04Namericalmodelingfornaturalgradeclassificationoftheloose-coveredcoveringrockZHANGGuo—jian，ZOUWen—qiang(UniversityofScienceandTechnologyLiaoning，Anshan114051，China)Abstract：Thenaturalgradeclassificationofloose—coveredrockhasagreateffectoncavingminingeffi—ciencyint

3、heminesusingsublevelcavingwithoutsillpillar．Thispaperadoptsthecomputersimulationtech—nologyonthebasisofdiscreteelementmethod，studiesmovementprocess，movementdirectionandmove—mentpatternofrockblockofcoveringrock，buildsmathematica1modelanddevelopssimulationsoftwareRBDEM．ThroughsimulationofRBDEM，

4、theexistenceofnaturalclassificationphenomenoniscon———firmed．itprovidesanewwayforreducingthelossanddilutionofore．Keywords：discreteelementmethod；coveringrock；naturalgrade；simulation随着计算机科学与技术的发展，计算机模拟现象。作为科学技术研究的手段之一，已在众多领域取1覆盖岩层移动的物理力学过程得了广泛应用。特别是在模拟不可逆过程、破坏覆盖岩层是由大小、形状不均匀的岩石块体性试验以及高成本试验方面，具有特殊

5、的优越性，和块体间空隙组成的混合体(如图1所示)。在放并产生了显著的经济效益和社会效益。矿过程中，覆盖岩层将随着矿岩接触面的下移而自然分级_1是采用无底柱分段崩落法的矿山覆整体向下流动，我们称之为整体运动。在整体流盖岩层中发现的一种新现象，是造成矿石损失贫动时，若岩石块体的力学平衡被打破，将在不平化的主要原因之一。自然分级已被科学实验所证衡力(或力矩)的作用下，相对于覆盖岩层整体实，但还未能从理论上解释自然分级的形成原因。做加速流动，我们称之为相对运动。因此，深入自然分级理论研究，对于指导矿山生如图2所示，F、F。、⋯、F为岩石块体间产实践具有重要意义。作用力，G为岩石块体重力。

6、受力分析可知，F合离散元法是美国学者Cundall于1971年提出方向在水平线以下。因此，岩石块体移动是有规来的一种非连续性数值计算方法]。该方法特别则的，要么是垂直向下移动，要么是非垂直的向适合于不连续结构问题的求解。根据覆盖岩层的下移动。当岩石块体F合≠0时，它总是沿着F合的不连续性特征，本文将采用基于离散元法原理的方向滑动；当岩石块体M△≠0时，它总是沿着计算机模拟技术，来研究覆盖岩层的自然分级M合的方向滚动。而现实放矿过程中，岩石块体总是在F合和M厶的双重作用下，做(由滑动和滚动收稿日期：2011～01—10组成的)接触性合成运动；或仅在重力作用下，作者简介：张国建(19

7、57一)，男，辽宁科技大学，副校长，教授，博士。做穿越空隙的自由落体运动，如图3所示。中国矿业第2O卷覆盖岩层随着矿岩接触面的移动而整体流动。同理，可得到块体下一时刻的速度和位移。如此当岩石块体F合≠O或M合≠0时，岩石块体力学平循环，直到所有块体达到平衡状态或者处于某种衡被打破，开始在不平衡力(或力矩)的作用下，运动状态之下。求解过程如图4所示。做岩石块体间的相对运动，直到岩石块体的下一次力学平衡或放矿结束为止。图4岩石块体速度和位移求解过程框图基于块体离散元法，覆盖岩层模型建