無底柱分段崩落采礦法在我國地下金屬礦山應(yīng)用廣泛。該方法是在松散巖層的覆蓋條件下進(jìn)行礦石回采工作的,其落礦過程和放礦過程具有不可視性,這不僅造成礦石損失率和貧化率較高,而且給回采指標(biāo)的優(yōu)化研究帶來了巨大的困難。隨著我國數(shù)字礦山建設(shè)水平的提高,數(shù)字化技術(shù)在礦業(yè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,為回采指標(biāo)的優(yōu)化研究提供了一個新的途徑。本文依托“十二·五”國家科技支撐計(jì)劃子課題“地下礦山回采系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)研究”,以弓長嶺鐵礦為工程依托單位,開展了基于數(shù)字化回采技術(shù)的無底柱分段崩落法回采指標(biāo)優(yōu)化研究。針對無底柱分段崩落法礦山數(shù)字化建設(shè)存在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)種類不足,缺乏數(shù)據(jù)集成與共享的軟件平臺,礦石損失率、貧化率高等三個問題,構(gòu)建回采指標(biāo)優(yōu)化模型,提出崩落體形態(tài)數(shù)值模型的建立方法和回采指標(biāo)的優(yōu)化措施,建立數(shù)據(jù)集成與共享的軟件平臺——“崩落法礦山數(shù)字化回采輔助決策系統(tǒng)”�；诮Y(jié)構(gòu)化系統(tǒng)需求分析方法,對該系統(tǒng)進(jìn)行功能性需求分析和非功能性需求分析,完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架的構(gòu)建。采用現(xiàn)場調(diào)研、原位地應(yīng)力測量、扇形炮孔爆破相似模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場放礦試驗(yàn)等技術(shù)手段,獲取弓長嶺鐵礦采場結(jié)構(gòu)參數(shù)、扇形炮孔爆破參數(shù)、采場地壓活動狀態(tài)、崩落體形態(tài)特征、現(xiàn)場出礦品位變化趨勢和礦石損失率、貧化率等構(gòu)建回采指標(biāo)優(yōu)化模型所必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)�；陉P(guān)系數(shù)據(jù)模型,通過需求分析確定數(shù)據(jù)庫所需處理數(shù)據(jù)的種類和具體內(nèi)容,通過概念設(shè)計(jì)得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的E-R模型,通過邏輯設(shè)計(jì)將E-R數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型,通過物理設(shè)計(jì)利用數(shù)據(jù)庫軟件Access完成“崩落法礦山數(shù)字化回采輔助決策系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建�；趫D形化編程軟件LabVIEW,對系統(tǒng)登錄模塊、數(shù)據(jù)添加模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)修改模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊和回采指標(biāo)優(yōu)化模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā),通過調(diào)用子VI技術(shù)集成各功能模塊,完成“崩落法礦山數(shù)字化回采輔助決策系統(tǒng)”的建立�；凇氨缆浞ǖV山數(shù)字化回采輔助決策系統(tǒng)”,以實(shí)測地應(yīng)力作為力學(xué)邊界條件,調(diào)用 ANSYS/LS-DYNA、AUTO CAD、3D MINE、PFC3D 聯(lián)合建立具有崩落礦石塊度分布特征的崩落體形態(tài)數(shù)值模型,并模擬放礦過程,實(shí)現(xiàn)弓長嶺鐵礦回采過程的數(shù)字化。以崩落體形態(tài)數(shù)值模型為研究對象,通過模擬不同放礦口外延長度L和外延角度α條件下的放礦過程,得到與之對應(yīng)的回采指標(biāo),建立以L和α為自變量的回采指標(biāo)回歸方程,并預(yù)測弓長嶺鐵礦的最優(yōu)放礦口尺寸參數(shù),實(shí)現(xiàn)回采指標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD861.1
【部分圖文】：

?（ｂ）移動概率分布??圖１－１?Ｊ．Ｌｉｔｗｉｎｉｓｚｙｎ隨機(jī)移動模型??１９６２年，王泳嘉提出散體移動的球體遞補(bǔ)模型［５８＿６１］（見圖１－２），基于兩??相鄰球體遞補(bǔ)其下部空位的等可能性建立了球體移動概率場（見式１－２）；根??據(jù)中心極限定理，將球體介質(zhì)連續(xù)化處理后，引入了散體統(tǒng)計(jì)常數(shù)５，繼而??給出了散體介質(zhì)移動概率密度方程（見式１－３）；根據(jù)概率場表征散體垂直下??降速度場的關(guān)系，推導(dǎo)出散體移動速度與跡線方程（二次拋物線）、放出漏斗??方程、放出體方程等，首次建立了隨機(jī)介質(zhì)放礦理論，隨后對這一理論進(jìn)行??了進(jìn)一步解釋，形成了較為完整的計(jì)算體系。??ｙ?＼?｜??＊??圖１－２散體移動的球體遞補(bǔ)模型??１＋２?１??Ｐ（ｘ，ｙ）?＝?Ｃ／?（－Ｙ?（１－２）??式中／—一球體移動概率，（ｘ，Ｍ為球心坐標(biāo)。??１?立??（ｐ（ｘ，ｙ）?＝?—＝ｅ?４Ｓ＞?（１－３）??ｌｙｊｎＢｙ??式中?球體移動概率分布密度；??Ｂ一一散體統(tǒng)計(jì)常數(shù)。??使隨機(jī)介質(zhì)放礦理論取得突破性進(jìn)展的主要貢獻(xiàn)人是任鳳玉教授

（ａ）移動方式?（ｂ）移動概率分布??圖１－１?Ｊ．Ｌｉｔｗｉｎｉｓｚｙｎ隨機(jī)移動模型??１９６２年，王泳嘉提出散體移動的球體遞補(bǔ)模型［５８＿６１］（見圖１－２），基于兩??相鄰球體遞補(bǔ)其下部空位的等可能性建立了球體移動概率場（見式１－２）；根??據(jù)中心極限定理，將球體介質(zhì)連續(xù)化處理后，引入了散體統(tǒng)計(jì)常數(shù)５，繼而??給出了散體介質(zhì)移動概率密度方程（見式１－３）；根據(jù)概率場表征散體垂直下??降速度場的關(guān)系，推導(dǎo)出散體移動速度與跡線方程（二次拋物線）、放出漏斗??方程、放出體方程等，首次建立了隨機(jī)介質(zhì)放礦理論，隨后對這一理論進(jìn)行??了進(jìn)一步解釋，形成了較為完整的計(jì)算體系。??ｙ?＼?｜??＊??圖１－２散體移動的球體遞補(bǔ)模型??１＋２?１??Ｐ（ｘ，ｙ）?＝?Ｃ／?（－Ｙ?（１－２）??式中／—一球體移動概率，（ｘ，Ｍ為球心坐標(biāo)。??１?立??（ｐ（ｘ

不能真實(shí)反映放出體的實(shí)際位置及形態(tài)，可信度不高，意義不大。??１９６８年，加拿大學(xué)者Ｄａｖｉｄ?Ｊｏｌｌｅｙ［１２４］等提出基于隨機(jī)放礦理論的數(shù)值模??擬方法。如圖１－３所示，首先將崩落礦體劃分成大小相同的方塊，從放礦口??一塊一塊放出礦石，當(dāng)位于Ｎ層的方塊下落后，出現(xiàn)一個空位，該空位將由??Ｎ＋１層的九個方塊中的某一塊填補(bǔ)，每次移動都是完全獨(dú)立的隨機(jī)事件，如??此循環(huán)往復(fù)，直至放礦停止。??Ｎ＋１層?Ｎ層?下移方塊??圖１－３隨機(jī)模擬數(shù)學(xué)模型??隨機(jī)模擬方法周期短、工作量小，甚至可以發(fā)揮“即刻”的指導(dǎo)作用，??所以一經(jīng)提出就受到國際采礦學(xué)術(shù)界的重視。但隨著研宄的深入，隨機(jī)模擬??－１４－??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2839938