本文探讨的是基于刚性块体模型的近-远场崩落矿岩流动特性,主要集中在地下金属矿山的放矿问题上。崩落采矿法是一种经济高效的采矿技术,尤其自然崩落法,它涉及到覆岩的下放和采空区的充填,以管理地压。根据矿岩层高度或放矿高度,放矿问题可以分为近场放矿和远场放矿两类。近场放矿通常指的是放矿高度小于100至200倍矿岩颗粒平均粒径的情况,而远场放矿则对应于更高的高度。
在近场放矿的研究中,已经发展出了多种理论,如椭球体理论、类椭球体理论、随机介质理论和倒置水滴理论等。这些理论通过室内试验、数值计算和理论研究得到验证和应用。许多学者使用不同比例的物理模型进行了试验,研究了颗粒粒径、矿岩层高度、放矿口尺寸和垂直应力等因素对崩落矿岩运动规律的影响。同时,数值模拟方法,特别是基于颗粒离散元的PFC软件,也逐渐成为放矿问题研究的关键工具,能够深入分析矿岩散体介质的移动规律。
在远场放矿问题上,由于矿岩层高度超过200至300米,研究相对较少,且缺乏统一的认识。现有研究主要关注放矿方式对底部结构垂直应力的影响以及矿岩可崩性的因素,如原位应力和水力半径。然而,远场中松动体和放出体形态的演化规律以及矿岩运移机理仍有待深入探索。
为了弥补这一空白,本文采取综合方法,包括放矿物理试验、数值模拟和理论分析,来研究基于刚性块体模型的近-远场矿岩颗粒流动特性。近场放矿试验部分,通过构建相似比为1:25的三维放矿物理模型,模拟实际50米的放矿高度,旨在验证模拟的可靠性和分析矿岩颗粒的流动特性,为远场放矿研究提供基础。
该领域的研究旨在优化崩落法矿山的结构参数,确保矿产资源的安全高效开采。通过不断深化对近场和远场放矿特性的理解,可以改进现有的放矿理论和技术,推动崩落采矿法在中国地下金属矿山的应用。