在露天矿平硐溜井系统中,矿石经溜槽进入溜井后,会对井壁造成严重的冲击破坏,而传统的井壁防护方法使用成本较高,寿命短。研究井壁冲击破损特性并采用合适的防护方法对于解决井壁破坏问题有着重要意义。本文以某露天矿山为工程背景,采用现场调研、室内试验、理论分析、数值试验等方法,研究矿石运动规律、井壁的冲击破坏特性,并提出井壁防护方法。主要工作和研究成果如下:(1)根据运动学理论,建立单矿石运动模型,分析关键参数对矿石运动的影响,利用伪随机算法确定矿石进入溜井后的运动状态。滚动滑移摩擦系数是影响初始碰撞位置的主要因素,临界系数的影响较小。随着法向恢复系数、滚动滑移摩擦系数增大,切向恢复系数、临界系数减小,初始碰撞位置距井口的距离变大;初始碰撞位置的分布符合指数分布,距离井口4~8 m范围内的井壁需要重点防护。(2)基于冲蚀磨损理论建立单矿石冲击下井壁破损的计算模型,结合Hertz接触理论确定体积损失的计算方法,分析矿石冲击下溜井壁的破损特征。矿石与井壁发生3次碰撞后落入矿仓,溜井上部围岩的破坏范围小,破损程度大,溜井下部围岩的破坏范围大,破损程度小。(3)考虑矿石间相互作用的影响,基于颗粒流方法建立矿车卸矿的数值模型,分析矿石流的运动状态,以冲量为指标,研究溜井壁的破损特性。由于溜槽面上矿石间的相互作用,矿石从堆积形态逐渐发育成稳定矿石流,与井壁初始碰撞位置比较固定。溜井中矿石间的相互作用会导致矿石后续运动轨迹发生变化,运动状态比较复杂。初始碰撞位置距离井口0~5 m,破坏最大,需要重点防护,其他位置井壁的破坏相对较小。(4)根据矿石在溜井中的运动规律及井壁的冲击破损特性,结合柔性防护理论,提出一种溜井壁缓冲防护方法,并用数值模拟方法分析缓冲层的效果。缓冲层能有效降低矿石对井壁初始冲击破坏,减少矿石与井壁的后续冲击次数。缓冲矿石粒径等级过大会减弱缓冲层对台阶底板的防护,矿石粒径等级过小会减弱缓冲层对台阶边帮的防护。