[发明专利]基于随机介质放矿理论的散体流动参数测定方法和装置

说明书

本发明涉及地下金属矿山崩落采矿法领域，特别是一种基于随机介质放矿理论的散体流动参数测定方法和装置。本发明建立了放矿口非零条件下的散体移动带边界方程和放出漏斗方程，在此基础上设计了散体流动参数测定装置并提出了散体流动参数测定方法。装置由装置架、网格、放矿口侧板、放矿口插槽，放矿口插条、宽度调节插槽和宽度调节插板组成。本发明相对达孔量法，简化了测定散体流动参数的放矿实验过程和实验方法，提高了随机介质放矿理论的实用性。

技术领域

本发明涉及地下金属矿山崩落采矿法领域，特别是一种基于随机介质放矿理论的散体流动参数测定方法和装置，具体设计用于实验室放矿试验中。

背景技术

崩落法采矿中放矿理论指导着采场结构参数的确定以及放矿系统的选择，因此准确测定出与放矿理论相对应的散体流动参数成为了放矿试验关键。随机介质放矿理论将崩落的矿石和松散覆盖岩层视为一种随机介质，将放矿过程视为一种随机过程，采用数理统计的相关理论和概率论方法建立的放矿理论。目前该理论已经在我国众多矿山得到了广泛的应用。

随机介质放矿理论的两个散体流动参数α和β是整个理论体系的关键参数。目前这两个参数的测定方法均是在放矿模型的指定位置处摆放一定数量的标志颗粒(标志颗粒上有标号以此来确定初始位置)，然后通过放矿实验回收这些标志颗粒并统计对应的放出量。数据处理采用达孔量法，即通过放矿实验，确定出每一标志颗粒的达孔量值(每一颗粒到达放矿口时对应的放出量)，由颗粒位置与其达孔量数值关系确定出散体堆内每一纵剖面或横剖面的达孔量场，通过达孔量场确定放出体体积(Q)与放出体高度(H)间的关系，然后应用公式1对Q与H进行回归分析，即可确定出散体流动参数α和β。

目前应用上述方法会存在以下问题：①忽略了放矿口的尺寸，公式(1)没有考虑放矿口对散体流动的影响；②标志颗粒的制作和摆放繁琐，一般放矿实验大约需要1000个标志颗粒左右，不仅需要对这些颗粒进行染色和标号或采用胶布标号，而且需要将标志颗粒按照既定位置进行摆放；③劳动强度大，一个放矿模型尺寸为40cm*40cm*100cm，其装填的矿岩重量就达500kg左右；④实验误差较大，首先由于散体具有孔隙性以及标志颗粒摆放好后加覆盖岩石，这将导致标志颗粒的位置错动而偏离既定位置，其次由于放矿过程呈脉冲式流出且无法观测到内部散体颗粒的运动状态，很难做到见标志颗粒就停止放矿，得到的达孔量值有偏差。目前所存在的问题在一定程度上不利于对散体流动参数的准确测定。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明建立了放矿口非零条件下的散体移动带边界方程和降落漏斗方程，在此基础上提供了一种基于随机介质放矿理论的散体流动参数测定方法和装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于随机介质放矿理论的散体流动参数测定方法，首先建立放矿口非零条件下的散体移动带边界方程和放出漏斗方程：

根据机介质放矿理论，柱坐标系中点源条件下散体移动带边界公式如下：

式中：R——移动带边界距点源轴线的宽度，m；

z——移动带边界距点源的垂直高度，m；

α，β——散体流动参数；

n——移动带边界系数，取决于放矿条件与实验精度；

放矿口非零时，可将放矿口视为散体的移动带边界，即放矿口宽度W＝2R时放矿口到坐标原点的垂直距离为z＝h，根据公式2得出垂直距离为h为：

在放矿实验中可以确定出某水平层距离放矿口的垂直距离H_w(z＝H_w+h)，即放矿口非零条件下的散体移动带边界方程为：