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频繁发生的溜井堵塞故障严重影响了金山店铁矿主溜井的安全高效生产。针对金山店铁矿主溜井堵塞问题,本文综合采用定性分析、数值模拟、相似试验等手段研究金山店铁矿主溜井放矿矿石散体流动特性,为主溜井故障防治和生产管理提供指导。 (1)结合相关研究对矿石散体应力场、矿石散体运动场进行分析,引入超压系数对杨辛公式进行修正,推导了溜井井壁动压力的计算公式。根据相关研究成果确定含水率和粒级为影响矿石流动特性的主控因素,并定性分析其对矿石流动特性的影响。 (2)采用离散元软件模拟金山店铁矿主溜井放矿过程,研究了放矿过程中矿石散体的流动特性;以质量流率比为矿石流动特性的定量评价指标,根据矿石颗粒间接触力、矿石颗粒位移、溜井井壁应力的变化特征分析了含水率和粒级对矿石流动特性的影响。数值模拟结果表明:溜井井壁两侧的应力分布特征相似;当含水率为0~9%时,矿石流动性能和溜井井壁应力随含水率的增加先减小后增大;当0~150mm矿石的含量为11~19%时,矿石流动性能和溜井井壁应力随矿石中值粒径的增大而增大。 (3)对现有溜井放矿相似试验装置进行了井壁应力监测功能的改造,并以此为平台进行矿石流动特性相似试验,分析含水率和粒级对矿石流动特性的影响。相似试验结果表明:当含水率为0~9%时,矿石流动性能和溜井井壁应力随含水率的增加呈先减后增的变化趋势;当0~150mm矿石的含量为11~19%时,矿石流动性能和溜井井壁应力与矿石中值粒径呈正相关。 (4)对比数值模拟和相似试验所得结论,验证研究结果的可靠性,并在此基础上总结金山店铁矿主溜井放矿矿石流动特性。结果表明:数值模拟和相似试验所得矿石流动性能和溜井井壁应力具有相似的变化趋势,且两者所得溜井井壁应力相差不大,相对误差率在16%以内,数值模拟与相似试验结果能够相互印证。