[发明专利]一种底部结构堑沟角度的确定方法

摘要

本发明公开了一种底部结构堑沟角度的确定方法，具体是针对急倾斜中厚以上矿体(≥55°、＞4m、f=3～20)采用堑沟底部结构出矿时确定堑沟角度的一种方法，该方法分别从矿岩坚固性和稳固性、矿石粘结性、矿石含水量、矿石块度、矿体厚度及凿岩设备技术参数等方面，通过正交试验法、工程类比法、归纳法、数值模拟法等，分别针对上述矿岩不确定因素对堑沟角度的影响给予量化，明确堑沟角度与它们之间的关系，最终确定出最优的堑沟角度。本发明确定堑沟角度方法的运用，能增加崩落矿石的流动性、确保连续出矿的稳定性、又彻底解决矿石悬拱的不安全性、减少崩落矿石二次损失率等技术问题，对矿房的安全和经济回采具有重要的现实意义。

主权项

1.一种底部结构堑沟角度的确定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、确定矿岩坚固性与稳固性对堑沟角度的影响：通过归纳法得出矿岩坚固性与稳固性单因素对确定堑沟角度的影响值t₁、t₂，具体见表1、表2：表1 矿岩坚固性对堑沟角度的影响值t₁表2 矿岩稳固性对堑沟角度的影响值t₂B、确定矿石含水量对堑沟角度的影响：通过归纳法得出松散矿石含水量变化单因素对确定堑沟角度的影响值t₃，具体见表3；表3 矿石含水量对堑沟角度的影响值t₃C、确定矿石粘结性对堑沟角度的影响：通过三轴抗剪试验测得粘聚力大小，根据粘聚力与堑沟角度的关系式得粘结性单因素对确定堑沟角度的影响值t₄，具体见表4：表4 矿石粘结性对堑沟角度的影响值t₄其中，矿石粘聚力与堑沟角度的关系式为：其中C—粘聚力； F_内—内摩擦力； F_外—外摩擦力；G—重力；β—堑沟角度；D、确定散体矿石块度平均直径和散体非均匀度对堑沟角度的影响：通过堑沟角度与散体矿石块度平均直径和散体非均匀度之间的关系式，得出散体矿石块度平均直径和散体非均匀度对确定堑沟角度的影响值t₅、t₆，具体见表5、表6：表5 散体矿石块度平均直径对堑沟角度的影响值t₅表6 散体非均匀度对堑沟角度的影响值t₆其中，堑沟角度与散体矿石块度平均直径D和散体非均匀度t之间的关系式为：β≥41.8+4.388(D‑0.547)‑21.1388(t‑0.1547)；β—堑沟角度；D—散体矿石块度平均直径；t—散体非均匀度；其中非均匀度；—为块度不均匀系数；—几种不同等级矿岩块度的平均直径；—某一级块度的平均直径；—某一级块度所占质量百分比；E、确定矿体厚度和凿岩设备技术参数对堑沟角度的影响：通过计算、统计数据得到矿体厚度和凿岩设备技术参数对堑沟角度的影响值t₇、t₈，见表7、表8：表7 矿体厚度对堑沟角度的影响值t₇表8 凿岩设备技术参数对堑沟角度的影响值t₈F、确定底部结构堑沟角度：通过数值模拟、定量分析，针对底部结构在不同堑沟角度取值受矿时对其冲击损伤的影响，得出堑沟角度β的选取范围为φ＜β≤α，其中α=46°—48°；通过以下公式计算底部结构堑沟角度：β=φ+t₁+t₂+t₃+t₄+t₅+t₆+t₇+t₈；其中，β—堑沟角度；φ—自然安息角角度；t₁—矿岩坚固性对堑沟角度的影响值；t₂—矿岩稳固性对堑沟角度的影响值；t₃—矿石含水量对堑沟角度的影响值；t₄—矿石粘结性对堑沟角度的影响值；t₅—散体矿石块度平均直径对堑沟角度的影响值；t₆—散体非均匀度对堑沟角度的影响值；t₇—矿体厚度对堑沟角度的影响值； t₈—凿岩设备技术参数对堑沟角度的影响值；若最终计算的堑沟角度β的值大于α值，则堑沟角度以α值为准。