摘要
本研究课题是基于某矿山无底柱分段崩落法采场中散体覆盖层为胶结充填体的背景下。由于胶结充填体强度低的特殊性，其块度会在后续开采过程中变小变粉，本文将通过室内放矿试验与PFC3D数值模拟相结合的方法对胶结充填体覆盖层移动规律，以及充填体块度变小变粉对矿石回收的影响做出分析研究。 结合工程实际情况以及资料调研，确定了胶结充填体在开采过程中的块度变化规律：初始冒落充填体在经过进一步破碎后，大块充填体所占比例有明显下降，从29.0%下降到18.4%；小块充填体比例有明显上升，从18.0%上升至25.5%；次中块充填体比例发生较小变化，从23.0%上升至26.0%；中块充填体比例基本没有发生变化，并以此作为后续开展室内放矿试验及PFC3D数值模拟的研究基础。 胶结充填体块度变小变粉对于矿石回收贫化影响的研究得到：采取低贫化放矿方式，在总废石混入率达到10%时，充填体块度的变小变粉才对矿石回收造成了明显劣化影响，此时总矿石回收率相差1.73%，继续增大出矿量，劣化影响随着废石混入率的增大而增大，在总废石混入率达到13%时，总矿石回收率相差达到2.48%，在放出充填体中块度大于0.3m的块体导致废石混入率升高；在后排存在充填体层的工况下，充填体块度变小变粉对矿石回收造成的劣化影响增大。 对于充填体移动规律的研究分别从矿岩混杂情况、移动方式、速度特征、位移特征等方面进行分析，研究得到：（1）在达到相同废石混入率时，充填体覆盖层块度越小越粉，形成的放矿漏斗越宽，同时充填体覆盖层中各高度充填体层之间混杂更严重，后排充填体层的存在将导致贫化之前粒径等于0.1m的充填体颗粒与矿石混杂更严重，且减慢放矿漏斗的形成；（2）不同粒径充填体颗粒的移动形式在放矿不同阶段有显著不同，粒径等于0.1m的充填体颗粒率先通过矿石颗粒间的间隙渗移向下移动，随着出矿量增大，其他粒径的充填体颗粒开始在重力作用下自由下落；（3）充填体抵达放矿口的过程中速度为增大趋势，出矿口上方区域充填体颗粒速度更大，距离放矿口轴线越远的充填体颗粒速度逐渐减小，充填体块度变小变粉会加速其到达出矿口速度，并使出矿口上方不同粒径分布区间的充填体颗粒移动速度相较于两侧对应粒径分布区间的充填体颗粒移动速度变化趋势不同；（4）发生移动的充填体颗粒与其所处位置有关，最开始移动的充填体颗粒集中于出矿口上方矿岩交界面附近，而后发生移动的区域向上扩大，充填体块度变小变粉使充填体覆盖层上部形成更明显凹陷。
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