MatDEM5.0矿石开采的无底柱分段崩落法离散元建模|第十次培训案例

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0引言

无底柱分段崩落法因其效率高、成本低及安全性好等优点被国内外地下金属矿山(尤其是黑色金属矿山)广泛应用。损失贫化大是制约其应用的主要问题之一^[1]。本文基于前人^[1-3]的研究采用MatDEM软件建立了无底柱分段崩落法的三维离散元模型。采用无胶结的砂土材料，其中矿石粒径范围0.11-0.24m，岩石粒径范围0.18-0.41m，颗粒数量7万。建模过程主要分为三步：1、重力堆积试样；2、切割试样并组装；3、开始放矿。在该模型中可通过设置不同的崩矿步距、进路间距和分段高度来研究其对矿石贫化的影响。具体过程如下。本文全部代码将公开在MatDEM5.0示例库中。

1重力堆积试样

由于矿石和岩石的粒径不同，因此分别进行初始试样的堆积，主要使用B.gravitySediment(2)函数，为了堆积的更加彻底，可以将堆积次数设置的大点，这里设为2。

完成的试样堆积如图所示：

2切割试样并组装

试样的切割通过Tool_Cut工具，原理是利用多个层面分别切割矿石试样和岩石试样，切割完成后分别保存。

完成的切割试样如图所示：

之后通过B.d.group2Obj()命令将切割好的试样作为结构体导入到新的模型箱中进行组装。由于切割面之间并不是严丝合缝，拼装完成后还需要额外的计算平衡操作。

完成的组装试样如图所示：

3开始放矿

如果和现实一样采用机械挖掘来放矿则耗时过长且复杂，因此数值模拟中将放矿过程进行简化，通过删除进路中矿石部分颗粒让矿石和岩石在重力作用下下坠，同时锁定未爆破区域的矿石颗粒和进路中的岩石颗粒自由度，放矿过程中对放矿口中的矿石和岩石颗粒数量进行监测，当二者比值小于2：1时，立即停止放矿^[2]。本次模拟结果最终回采率为83.54%。

放矿截至时的结果（黄色为岩石，深蓝色为矿石）：