崩落法因其效率高、成本低及安全性好的优点被国内外地下金属矿山广泛应用,其特点之一是在覆岩下放矿。考虑开采条件,不同矿山覆盖层厚度会有差异,同时,在覆盖层作用下,经过多分段放矿下移的崩落矿石的形状也会发生变化,覆盖层厚度及其影响的颗粒形态变化将在一定程度上影响散体流动特性,进而影响矿山的开采指标。本论文以夏甸金矿崩落法区域残矿回收为背景,开展覆盖层厚度及颗粒形态变化条件下崩落矿岩散体流动规律研究,为矿山崩落法残矿回收工程布置及放矿管理提供依据。 具体而言,本文从数学角度对散体流动参数与放出体、松动体的对应关系进行分析,并建立散体流动参数与放出体、松动体的相对敏感度模型,得到实际生产时散体流动α影响大于β的结论;以三维物理实验模型,使用依托项目矿石散体,进行不同覆盖层放矿实验对散体流动参数进行计算分析,并在放矿实验的基础上使用离散元软件构建放矿模型以此补充物理实验,得到在相同放出高度条件下,厚覆盖层形成的放出体更宽且更接近出矿口,覆盖层较低时形成的放出体较“细瘦”,在放矿高度固定的条件下,若覆盖层厚度选取接近放出高度约2倍,则可实现最佳的放矿效果。 在颗粒形态影响方面,提出一种基于颗粒投影面积与投影周长之比平方的散体形态评价指标,通过物理实验对不同颗粒形态松动体和放出体进行对比:随着颗粒圆度的增大,矿石放出量明显提高,且松动体和放出体的形态更为规则、松动范围更大。进一步使用离散元软件对不同圆度放矿所产生放出体进行分析,模拟结果显示,低圆度颗粒因棱角锋利,易形成局部搭桥和不均匀堆积,导致放出体表面出现锯齿状和突起;随着圆度提高放出体轮廓逐渐平滑,趋向椭球形。圆度超过0.60后,放出体形态基本稳定,不再受圆度变化影响。 通过室内试验和离散元数值模拟,分析厚覆盖层条件下高覆盖层和散体形态变化对矿石颗粒流动的影响,确定了最优覆盖层厚度及其变化对散体流动参数的影响,以及不同圆度对放出体和松动体的影响。研究结果补充完善放矿理论,可指导修正生产现场的散体流动参数,为残矿回收工程结构参数确定及放矿管理提供理论依据。