矿山堆排场分层特性研究.pdf

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1、2016年1月建材与装饰地质·勘察·测绘矿山堆排场分层特性研究王永卫宋鑫颖童红梅（武汉工程科技学院湖北武汉430200）摘要：矿山堆排场松散介质具有碎散性等基本特征，考虑不同颗粒级配、坡面情况等对排土体分层现象有重要影响，采用二维颗粒流软件（PFC2D）分析不同粒径颗粒在矿山堆排场边坡运动及分布情况，揭示了不同粒径排土体在不同坡面上运动时分布位置及相互作用，对矿山堆排场地质模型建立有一定指导意义。关键词：矿山堆排场；分层特性；颗粒流；数值模拟中图分类号：TD167文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）03-020

2、7-021前言矿山堆排场堆积体来源于矿山露天采场爆破和机械破碎等剥离的岩土体，是一种由岩土体、空气和水三种成分构成的三相体系。采矿场爆破、机械破碎等原因造成了排土体的碎散性。排土作业时，这些特性致使堆积体粒度沿边坡具有分选性。众所周知，堆积散体的强度参数和地质模型是边坡稳定性计算分析中至关重要的因素，排土体粒径级配不同，则强度差距较大，并且图1坡面起伏高度与运动距离关系曲线对矿山堆排场边坡分层也有重要影响。因此对排土体分层研究运动时，主要分布在边坡下部和上部，而在起伏高度0.1m和具有重要意义。本文结合矿山堆排场工程实例，根据现

3、场勘察、筛分试验和0.15m坡面上分布较均匀。（2）在起伏高度为0.1m的坡面上运动时，粒径大于200mm排土工艺等确定排土体颗粒级配、边坡高度、边坡角度以及边坡的颗粒全部运动到边坡下部，粒径为150mm的颗粒分布在边坡面起伏度，然后运用数值模拟软件PFC2D对不同边坡面状况下中部。的颗粒之间相互作用、运动距离以及分层情况进行研究分析。（3）在起伏高度为0.15m的坡面上运动时，粒径大于250mm的2计算参数及计算方案颗粒全部运动到边坡下部，粒径与起伏高度的比值为1.67；粒径为PFC2D是用于模拟圆形颗粒运动与相互作用的离散元

4、方法200mm的颗粒分布在边坡中部，粒径与起伏高度的比值为1.33。（DEM），可以直接模拟颗粒运动及其相互作用的物理问题。计算根据以上现象分析得到，相同粒径的颗粒在边坡上运动时，以牛顿第二定律和接触力与位移关系为理论基础，对模型进行粒径大于起伏高度的1.5倍时，颗粒通常运动到边坡下部；粒径循环计算。为起伏高度的1.25~1.5倍之间时，颗粒通常分布在边坡中部；粒2.1各参数分析径小于边坡面起伏高度时，颗粒通常分布在边坡上部。根据大量研究发现，矿山堆排场边坡岩石粒度组成分布服从3.2多种粒径的岩土体运动状态一定的分布函数[12]

5、。为了分析矿山堆排场岩石粒度组成的分布规考虑到计算机速度问题，本文选取起伏高度为0.1m的坡面律，基于矿山堆排场粒度组成的实测数据，利用经验分布函数罗进行多种粒径的岩土体运动数值计算，根据数值计算得到多种申—拉莫勒（Rosin-Rammler）函数（简称R-R函数）进行拟合分粒径的颗粒在坡面上共同运动后分布情况。根据计算，小于坡面析。起伏高度0.1m的颗粒占总颗粒的63.21%。这导致了部分大颗粒大台矿山堆排场采用多台阶，由内向外的排土方式，排土线被细颗粒包裹，以至于大颗粒运动方式由滚动变为了滑动。粗颗由近及远呈扇形逐渐向外扩展

6、。排土台阶标高依次为370m、粒和细颗粒因相互作用而分布在边坡中上部，部分粗颗粒分布400m、430m。因此数值模拟边坡高度取台阶高度，30m。于边坡底部。2.2计算方案由图2可以发现，矿山堆排场边坡上部颗粒平均粒径较均匀首先研究单粒径的岩土体在坡面上运动情况。根据矿山堆排且偏小，而下部矿山堆排场粒径较大。从分析可以发现，下部排场坡面排土体实际情况，本文主要考虑300mm、250mm、200mm、土体和中上部排土体有明显分层趋势。根据现场实际观察也可150mm、100mm、70mm和50mm粒径的颗粒在坡度30°的坡面起以发现下

7、部排土体粒径较大，而中上部排土体粒径较小，分层现伏高度不同的边坡面上的运动情况。然后再将不同粒径的颗粒象明显。由此可以得到PFC数值模拟结果较为理想如图2。按一定级配进行混合，研究不同粒径的颗粒相互作用时在坡面4结束语上运动情况。本文利用数值模拟对矿山堆排场岩土体在坡面上运动情况3结果分析进行数值模拟，并分析其分布规律。根据模拟结果和实际照片对3.1单粒径岩土体的运动状态比，发现PFC模拟结果较好，可以利用于矿山堆排场分层模拟研通过数值模拟结果（图1）可以发现：究中。从而可以节省大量现场筛分实验工作。由数值模拟结果，（1）相同粒

8、径的颗粒在在起伏高度为0.05m和0.2m坡面上中上部排土体分层现象不明显，可以得到并不是所有矿山堆排·207·地质·勘察·测绘建材与装饰2016年1月工程测量中测绘技术的应用研究张锦明（中山市蓝图测绘工程有限公司广东省中山市528434）摘要：近年来，我国社会