1 崩落矿石的物理力学性质

1、1 崩落矿石的物理力学性质 周宗红 2010.9 松散矿石具有固体和液体的双重性。 了解松散矿石在放矿过程中的流动状态、规律和改善流动 状态的方法，使放矿工艺趋于合理化。 1.1 密度密度 单位容积的松散矿石的质量叫做密度，其表达式为 s s V m 1.2 松散性松散性 整体矿石经过破碎以后的体积，比原体积增大的性质称之 为松散性。 松散矿石的体积与原整体状态下的体积之比，称为松散系 数，其表达式为： 松散系数可分为一次松散系数和二次松散系数 T K S V V 1.2.1 一次松散系数一次松散系数 把崩落的矿石所产生的碎胀，称之为一次松散。而把碎胀 后的松散矿石体积与原来整体矿石体积之比，

2、称为一次松 散系数。 （1）深孔崩矿时，在有自由补偿空间条件下，1.251.32。 （2）垂直深孔崩矿时，在挤压崩矿条件下，1.151.25。 （3）药室崩矿时，在挤压崩矿条件下，1.121.14。 1.2.2 二次松散系数和极限松散系数二次松散系数和极限松散系数 矿石经过一次松散后，由于不断地进行放矿，采场矿石必 然产生二次松散，其表达式为： 生产实践证明，凿岩爆破参数和矿岩条件不变的情况下， 松散系数为一常数，通常称为极限松散系数，其值等于一 次松散系数与二次松散系数之积，即： e c e V V 1.2.3 孔隙度孔隙度 松散矿石的孔隙度是指松散矿石颗粒间的孔隙体积占松散 体积的百分比，

3、其表达式为： 式中Ky松散矿石压实度； Vy松散矿石压实后体 积，m3； Vs松散矿石体积，m3。 esj %100 s gs V VV n 1.3 湿度湿度 松散矿石的湿度是指松散矿石中所含水分的质量百分比， 其表达式为： 式中M松散矿石湿度，%；ms自然湿度的松散矿石质 量，kg；mg干燥的松散矿石质量，kg。 实践表明，湿度是影响放矿效果的重要参数 %100 g gs m mm M 1.4 块度块度 松散矿石的块度是指松散矿石块的尺寸以及各种尺寸的矿石块所占的 百分比。 实践表明，松散矿石块的尺寸和形状以及组成，对放矿强度和矿石损 失贫化均有很大影响。 1.4.1 单个矿石块的几何参数单

4、个矿石块的几何参数 在矿山中，矿石块尺寸一般用线性尺寸来表示。松散矿石 块的尺寸可用三个方向相互垂直的最大尺寸来度量 长宽高 在生产中，松散矿石块的尺寸往往需要用 一个数字来表示，一般是用矿石块的直径 表示，其表达式为： 或 松散矿石块的形状特征，可用三个方向相互垂直的矿石尺 寸比来表示。 3 dbl D d 3 bdlD dd d b b ld ： 1 根据矿石块的数值特征，可将松散矿石块的形状 分为下述六种。 立方体 ld=(11.3)b, d=(10.7)b； 柱状体 ld1.3b, d=(10.7)b； 板状体 ld=(11.3)b, d=(0.70.3)b； 长板状体 ld1.3b,

5、 d=(0.70.3)b； 片状体 ld=(11.3)b, d1.3b, d0.3b。 1.4.2 松散矿石的块度组成松散矿石的块度组成 在采矿生产中，崩落矿石由各种不同尺寸的矿石块的集合 体所组成。在这种集合体中，各种不同块度级的矿石量占 其总矿石量的百分比，称为块度组成。 松散矿石的分级，是根据矿石产品、评价爆破效果以及科 学试验研究的要求划分的。 每一级的矿石块，一般用级内最小和最大块的尺寸的平均 值来表示，其表达式为： 2 minmax DD DK 1.4.2.1 矿石块度的测定矿石块度的测定 随着采矿技术的进步，对矿石块度的测量方法也是多种多 样的。如传统的筛分法、照相面积法和照相频

6、率法。近年 来的多角形计算法 （1）筛分法）筛分法 首先，根据要求确定矿石块的分级，按分级的矿石块的尺 寸大小选取筛格。 用筛分法测量的块度组成是非常精确可靠的。但劳动量大， 操作困难，需要的时间长，因此，一般少用。 （2）照相面积法）照相面积法 实践表明，在松散矿石堆的表面上，各级矿石块 所占的面积百分比，与其堆体内各级矿石块所占 体积比几乎是相等的，因此，测定块度组成，可 直接在松散矿石堆表面上，圈出一定尺寸的测量 面积，借助平面块度尺进行量测。块度尺的结构 如图1.1所示。 （3）照相频率法）照相频率法 实践表明，用照相频率法量测松散矿石的块度组成，操作简单、方便， 结果可靠，在生产和科

7、研中应用较多。 1.4.2.2 矿石散体块度分布的计算机图像分析法矿石散体块度分布的计算机图像分析法 1.4.2.3 矿石块度的评价矿石块度的评价 一般采用块度变异系数评价矿石块的均匀程度。矿石块度的 变异系数的计算式为： %100%100 2 P i iPdi P K D DD D K 判断块度均匀程度的标准： 当块度的变异系数小于40时，表示矿石破碎均 匀； 当块度的变异系数等于4060时，表示矿石破 碎中等均匀； 当块度的变异系数大于60时，表示矿石破碎不 均匀。 1.5 散体的自然安息角散体的自然安息角 所谓自然安息角，是自然湿度条件下的散体，在某一特定 条件下堆积，其自然坡面与水平面

8、所成的最大倾角。 图1.2 散体堆集状态与自然安息角 1.5.1自然安息角的测定方法自然安息角的测定方法 （1）无底圆筒法 图1.3 无底圆筒测定装置 1无底圆筒； 2散体 zd zd z d h tg 2 无底圆筒法多用于测定卸矿场和废石场矿岩堆积的自然安 息角。 （2）旋转箱自流测定法 图1.4 旋转箱测定装置 1箱体； 2箱架； 3旋 转箱； 4固位板 常用于模拟测定空场内散体的 自然安息角 图1.5 载压测定装置 1箱体； 2传递塞； 3加载 重物；4闸门； 5松散矿石 p f y l h tg 载压测定装置常用于有底柱分段崩落法和无底柱分段崩落 法采场中崩落矿岩散体自然安息角、压实静

9、止角。 （4）塌落测定装置 模拟矿仓和溜井条件的一种 自然安息角的测定装置 1.5.2 影响自然安息角的因素影响自然安息角的因素 1.5.2.1 矿石块度尺寸与测定装置矿石块度尺寸与测定装置 1.5.2 松散矿石的湿度 1.6 散体的外摩擦角散体的外摩擦角 松散矿石颗粒沿斜面或斜槽， 由静止状态转为运动状态（开 始下滑）的瞬间的所在斜面与 水平面的夹角，叫外摩擦角。 图1.7 外摩擦角测量装置 1装置架； 2旋转槽； 3拉绳 x x w l h sin 1.7 内摩擦角内摩擦角 松散矿石的内摩擦角是指发生在松散矿石内部的剪切破坏 的瞬间，作用在松散矿石内部剪切面上的正应力和合成应 力的夹角。 内摩擦角的正切称为内摩擦系数，其表达式为：