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崩落采矿法在国内外得到了广泛的应用,我国使用崩落法回采的矿量,黑色金属占地下采出量的85%以上,有色金属占30%以上,国外使用崩落法采矿的矿山占25%左右,随着采矿技术的发展和开采深度的增加,崩落采矿法的使用比例也将不断增长。 崩落采矿法采下的矿石是在覆盖的岩石下放出,若采场结构参数确定不合理和放矿管理不当,将造成较大的损失和贫化,因此研究崩落矿岩移动规律,并根据这些规律,优化采场结构参数,进行放矿管理,对于降低损失贫化,提高经济效益具有重要意义。 放矿理论是研究围岩覆盖下崩落矿岩放出规律的理论,目前比较系统的放矿理论有:椭球体放矿理论、类椭球体放矿理论、随机介质放矿理论、蠕流理论。蠕流理论可以认为是—种棉球体放矿理论。 椭球体放矿理论是建立时间较长,影响较大的放矿理论,随机介质放矿理论是较新的放矿理论,不少研究者发现这两种理论都存在着一定的实际和理论缺陷。类椭球体放矿理论是西安建筑科技大学李荣福教授于1994年创立的,该理论包含了椭球体放矿理论的部分合理内核(如移动迹线方程相同、移动过渡方程相同、相关关系方程相同、平均二次松散系数是常数),解决了椭球体放矿理论存在的问题和不足(如放出体形、移动边界、速度场和密度场);该理论首次研究了放矿时的散体密度场及其变化,明确区分了理想散体和实际散体并建立了类椭球体放矿理论的理想方程和实际方程;该理论提出了连续流动检验和移动边界检验,并证明类椭球体放矿理论能全部通过这两个检验,而椭球体放矿理论只能部分(或不能)通过这两个检验,从而说明类椭球体放矿理论体系的建立把放矿理论的研究向前推进了一步。因此本文选定了放矿理论研究的前沿课题,对类椭球体放矿理论作进一步的研究,同时对放矿理论的检验进行研究。 本论文在导师的指导下,在类椭球体理论的研究及放矿理论的检验方面主要作了以下工作: 1、根据试验结果和其他研究者的资料,对放出体形进行了比较和分析研究,证明类椭球体放矿理论的放出体表面方程是剩余标准离差最小的回归方程,因此更符合实际; 西安建筑科技大学 一 2、给山了不同放矿条件下的不同放出体形(上大下小、上小下大、上下基本接近) 的体形变化判别式(以下三式),并证明这种体形的变化也更符合实际;卜二上7)”+‘>o.5 放出体形上大下小 ”mn+n+l” 一一二土上一一)”+’<0.5 放*体形上小下大 卜二r二J”‘=0.5 放出体形上下基本接近 ”h n干n+1” 3、根据试验结果对颗粒移动迹线进行了比较和分析研究,证明迹线方程: v2Y0’v。。。。。。。、。。。、。 Y’=AILX”是剩余标准离差最小的回归方程; X: 4、在原有类椭球体放矿理论的基础上,研究了移动方程及其应用,扩大和加深 了原有的内容。主要有: 句、在实际散体原有特殊形式移动方程基础上建立了一般形式的移动方程,并 应用该方程得出了类椭球体放矿理论建立时的一些主要方程,说明了类椭球体放矿理论 的严密和完备; b)、证明了实际散体的放出体方程与理想散体的放出体方程表达式相同,从理 论上说明了放出体的定义; C)、得出了放出体是类椭球体,在特定条件下(赃么IY=l)是椭球体;等速体 也是类椭球体,是与放出体方程表达式不同的类椭球体,在特定条件下(一1,,l)也是 椭球体;包含了关于放出体形、等速体形的正确结论,纠正了错误认识; d)、论证了飞时刻的松动体最终在T时亥放出条件下,Ts时亥的松动体与T 时亥的放出体是同一个类椭球体;Ts时刻的松动体是一个速度为零的等速体,$等速 体的形状和大小与T时刻的放出体形状和大小相同; e)、建立了不同形式【坐标、归零量(达孔量)]的坐标变换方程,并应用该方 程解决移动过程中的位置问题; 0、研究了放出体、放出量、放矿漏斗之间的体积关系。 5、对散体移动时的密度场、速度场、力场进行了全面研究,在国内外首次给出 了加速度场和力场; 6、在原有类椭球体放矿理论检验[29](连续流动检验、移动边界检验)的基础上, 率先提出了放出体形检验、散体场检验、质量通量检验,组成了连续介质?