矿石回收率与贫化率关系的实验研究

分析了非均匀崩落矿岩散体在放矿过程中的流动特点，通过相似模拟实验，得出了非均匀矿岩散体在放矿过程中，放出矿石贫化的主要原因是放出口矿岩界面漏斗破裂，而不是矿岩颗粒在下移过程中的相互掺杂；在覆岩废石颗粒粒径大于或与矿石颗粒粒径接近时，采用见到废石漏斗破裂便停止放出放矿方式，可取得较好的放矿指标；当覆岩废石颗粒粒径小于矿石时，由于细小废石颗粒的穿流作用，使放出矿石过早地产生贫化，为了提高矿石回收率，就应该适当地增加废石的混入量，按照低贫化放矿方式直到见到矿岩界面正常到达出矿水平才停止放矿。采用低贫化放矿方式，低的矿石贫化率同样可以达到较高的矿石回收率。     

出矿截止品位对放矿效果的影响

出矿截止品位是影响无底柱分段崩落法放矿效果的重要因素之一,为研究放矿效果,以单分段单进路无底柱分段崩落法放矿为研究对象,结合物理模拟试验,进行不同出矿截止品位下的放矿试验,揭示出矿截止品位对放出矿岩量、回收率和贫化率等放矿指标的影响特征.研究发现:在当前分段高度20 m、崩矿步距3 m的条件下,放出矿岩量超过2400 g后,正面废石混入,每放出1000 g矿岩,当次矿石品位下降约6％;放出矿岩量超过5500 g后,当次出矿品位达到75％,此时顶部废石开始混入,每放出1000 g矿岩,当次矿石品位下降约12％,在当前采场结构条件下,出矿截止品位每增加10％,贫化率和回收率分别降低3.2％、4.6％.随着出矿截止品位的增加,矿石量和回收量降低速度逐渐增加,放出废石量和贫化率降低速度逐渐减小;控制出矿截止品位可以改善放矿效果,降低矿石损失及贫化,矿山工作人员可以通过放出矿岩总量判断回采进路内矿石品位是否到达出矿截止品位.     

崩落矿岩散体流动规律研究

从崩落矿岩散体物理力学性质出发，对矿岩散体流动规律进行了理论分析，把矿岩散体流动规律研究分为两个过程：整体流动和细小颗粒渗透流动。通过试验探明了放出体形和大小受矿石块度组成的影响情况；同时，采用不同矿石颗粒和废石颗粒组成，对覆盖岩层下放矿进行室内试验，分析了废石层细小颗粒渗透的过程和机理，以及细小颗粒渗透作用对放矿贫化的影响，为放矿贫化研究提供理论和试验依据。     

远场条件下崩落法放出体形态分析

为深入研究远场条件下金属矿山崩落采矿法放出体形态演化规律,结合放矿试验、理论分析、数值模拟等手段,构建单进路自然崩落放矿模型开展远场崩落矿岩放出体形态研究.基于颗粒离散元软件和颗粒簇块体构建放矿数值模型,并通过室内物理试验与模拟结果进行对比分析.研究结果表明:(１)远场条件下崩落法放出体形态并不是严格意义上的椭球体,其放出体逐渐呈中部细长的“铅笔”状,随着放矿的进行,由于放出体高宽比增大,矿岩散体边侧切向力会限制放出体宽度发育,相较于放出体宽度发育,放出体高度发育受影响较小;(２)通过对物理试验及数值模拟所取得的放出体形态发育结果进行拟合对比分析,证明了颗粒簇放矿数值模型在崩落法放矿矿岩流动特性研究中的可靠性,此类模型可用于后续更为复杂的放矿研究中.     

基于运动学模型的多漏口放矿规律

介绍了放矿运动学模型的基本原理。分析了根据运动学模型得出的放出体与实际放出体不相符的原因,并指出了放矿运动学模型的使用范围。改进了散体空位扩散系数D P 的取值方法,并推导了二维和三维问题的速度场方程、颗粒移动迹线方程以及放出体方程等。在此基础上,建立了描述多漏口放矿时的矿岩移动规律的数学方程。根据该理论可确定多漏口放矿时的松散矿岩移动迹线,放出体以及矿石残留体形态,可为崩落法采场设计、采场结构参数优化等提供理论参考。     

沿脉进路无底分段崩落法的进路参数研究

分析了无底柱分段崩落法回采工作面放矿口尺寸对矿岩散体移动规律的影响，并根据椭球体放矿理论和随机介质放矿理论，得出了增大出矿口尺寸和全断面均匀放矿可改善矿石散体的移动条件进而增大矿石放出量的结论。将此结论应用到厚度中等及以下、倾角较大、下盘围岩不稳固矿体的无底柱分段崩落法开采实践中，其放矿效果明显改善，极大地提高了矿石回收率。     

低贫化放矿与放出矿石块矿率的关系

通过分析覆岩下放矿时矿岩颗粒在运动场中的移动分布规律以及低贫化放矿时放出矿石与矿石块矿率的关系,提出了提高放出矿石块矿率的可行途径。     

自然崩落采矿法研究及应用

自然崩落法是一种高技术含量的地下开采方法,在国外有较好的应用。为更好推广应用自然崩落采矿法,对自然崩落法进行综合评述,包括自然崩落法适用条件和优缺点,放矿理论、矿岩流动特性、放矿控制、放矿生产计划、放矿管理等方面,以及自然崩落法国内外的应用现状。可以得出:前期放矿理论研究,以矿岩流动概率密度函数和放出体形态为主,对矿岩流动过程中品位的变化考虑不足;放矿计划以均匀放矿为目标,没能实现日出矿品位均衡,放矿管理不能进行放矿反馈控制和主动控制。自然崩落法发展趋势是放矿过程考虑出矿品位均衡,使用数据库管理及系统集成,实现放矿可视化、信息化、智能化。     

某铁矿矿岩中含水量对放出体形态影响的试验研究

合理的采场结构参数和放矿管理可以取得较好的矿石贫损指标,矿岩放出体形态对采场结构参数优化调整及放矿管理尤为重要。为研究某铁矿矿岩中含水量与放出体形态的关系,在不同含水量条件下（含水量ω分别为0、4%和6%）,对取自该铁矿井下采场的矿岩材料进行了单体放矿物理相似模拟试验。结果表明：①沿进路方向,矿岩中含水量对放出体形态的影响较小,但随着含水量的增加,顶部矿石在放出矿石量中占比越来越大;②在垂直进路方向,当矿岩中不含水时,放出体形态接近椭圆,矿石放出效果好;ω=4%时,放出体下部偏“瘦”,表明侧面矿石放出困难;ω=6%时,放矿过程中多次出现矿石成拱堵塞现象,导致放出体形态异常;③降低矿岩散体中的含水量有利于无底柱分段崩落法爆堆中矿岩散体连续、顺利放出。     

长安金矿无底柱分段崩落法首采中段损失贫化控制方法

长安金矿露天转入地下开采,采用无底柱分段崩落法,出现覆盖层形成困难的问题,且现场矿岩物理力学性质相似,较难区分,使得矿石损失贫化不易控制。为此,设计3种试验方案对3个分段在不同出矿量、不同贫化率条件下展开室内放矿试验研究,优选放矿方案并提出了量化控制方法。试验结果表明：方案1视在回收率和回贫差均高于方案2;其留下的矿石垫层厚度最大,且废石混入率、矿石贫化率均比方案2和方案3低,综合分析方案1为最优方案。首采分段出矿控制有利于保持矿岩界面均匀下降,能够有效缓解覆盖层厚度不足的问题。分析方案1第2分段可知,放出矿量控制在65%～70%时,可以有效地降低矿石贫化率;结合矿石当次品位和当次贫化率随放出矿量的变化关系式,提出了对放出矿量进行相应的量化控制从而有效地降低矿石损失贫化的方法。试验结果在长安金矿1 518、1 509、1 500 m等分段得到实践应用,效果良好,对类似矿山有一定的参考意义。     

垂直溜井贮矿段放矿中矿岩运动速度变化特征

为研究溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒运动速度变化特征,采用颗粒离散元数值模拟方法,进行了垂直溜井贮矿段放矿试验,分析了溜井贮矿段放矿过程中整体矿岩速度分布及个体速度变化过程。结合时均化分析方法,讨论了矿岩经过筒仓和放矿漏斗时的时均速度变化特征。研究表明：溜井贮矿段放矿过程中矿岩颗粒的瞬时速度始终处于波动状态,其波动特征表现为0～4.0 s内大振幅、波峰波谷明晰;4.0～16.5 s内振幅较小、呈周期性变化;16.5～20.0 s内振幅较大且波峰波谷平均值随时间增长而增大、速度呈明显增长趋势。在筒仓部分矿岩颗粒时均速度接近于恒定,不随放矿时间变化,越靠近筒仓中心线矿岩时均速度越大,到达放矿漏斗所用时间越少;在放矿漏斗部分矿岩颗粒时均速度随放矿时间增加而增大,同时越靠近井壁,时均速度越小,颗粒经过放矿漏斗部分的时均速度明显大于经过筒仓部分的时均速度。     

基于离散元的端部放矿矿岩运移规律研究

崩落法端部放矿矿岩直接接触,顶部、正面、侧面等多方面覆盖岩废石的混入是造成矿石贫化的主要原因,为了研究无底柱分段崩落法放矿过程中废石混入过程,对矿岩颗粒间的受力进行分析,基于离散元理论构建放矿数值模型,将模拟结果与现场实际放矿指标进行对比分析,验证了数值模拟的可靠性,模拟结果表明：矿石回采率达到85%时,总混岩率29.70%,其中正面废石占比92%,混入量最大；两侧废石混入占比7.4%,混入量次之；顶部废石混入0.86%,混入最少。矿岩放出体呈现出“上宽下窄”对称椭球体缺,放出体高度随放矿时间增大呈幂函数关系增大。放矿过程中,逐渐形成较为稳定的速度场及力场,矿岩颗粒发生运移和旋转,并伴随着力链不断的断裂与重组,在放矿口上方形成拱形放矿松动体。     

无底柱分段崩落法低贫化放矿数值模拟

分析了无底柱分段崩落法现行截止品位放矿的缺点,提出了低贫化放矿管理方法。与前者相比,该方法的特点是以一个回采区域为统计目标,上部回采时有意识的预留矿石,最后在最低水平集中出矿,从而减少矿石贫化过程。该方法在确保总回收率不降低的条件下,可以显著减少矿石的贫化率。以某金矿为例,拟定了8种低贫化放矿方案,通过离散元数值模拟,以回贫差作为优劣指标,对各方案进行了比较,最终确定了上面两个分段采用20%的矿石贫化率放矿,底下分段采用0.5 g/t的截止品位出矿时,回采指标最优。     

基于PFC的无底柱分段崩落法崩矿步距优化

近年来,无底柱分段崩落法在地下铁矿山的开采中大量应用,采场结构参数不断增大,为了符合散体流动规律,提高回采指标,崩矿步距的优化尤其重要。本文结合梅山铁矿无底柱分段崩落法生产实践,采用PFC3D软件建立了放矿模型,并编制了相应的FISH程序,来控制矿岩颗粒的流动。对初步设计的6组崩矿步距方案进行模拟,得出在18m×20m采场结构参数条件下,最优的崩矿步距为2.2m。经过现场工业试验验证,2.2m崩矿步距下回采率和贫化率指标提升效果显著。     

Technology of abandoned ore drawing using canopies

The author characterizes ore production loss depending on time, properties and production technology. Typification of technologies aimed at improvement of ore-drawing quality using canopies is performed. Operating principle of canopies is theoretically generalized, and recommendations on using canopies are made. It is proved that separation of abandoned ore from overlying rocks under canopies during ore-drawing improves mineral production quality.     

放矿口尺寸对放矿效果的影响

无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法，在覆盖岩层下进行放矿，矿石损失贫化大、回收效果差的问题非常突出。为了解决这一问题，国内外的大量研究集中在放矿理论、结构参数、覆盖层形成和出矿工艺等方面。无底柱分段崩落法放矿中，放矿口尺寸的大小对放矿效果有着显著的影响，是造成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的因素。为了进一步研究放矿口高度和宽度对放出矿石量、废石混入的影响，采用单进路单分段 物理放矿模型，进行了12种不同放矿口尺寸的物理放矿实验。结果表明：适当扩大放矿口宽度或降低高度，会增加放出纯矿石量、提高矿石回收率、降低贫化率，且放矿口宽度小于5 m，高宽之比在0.7~1之间时，混入废石率较小。     

自然崩落法漏斗放矿规律三维模拟

为了优选自然崩落法低损贫的放矿方案,引进REBOP软件开展镍矿下盘、上盘及中部多排漏斗放矿规律三维数值模拟及损贫预测。结果表明,3种方案均匀放矿30 d后放矿点上方均形成近70 m的移动单元体及超30m的放矿单元体。矿体下盘、上盘及中部放矿时平均出矿率依次为85.6%、85.4%及85.7%,出矿品位依次为0.56%、0.43%及0.47%。此外,下盘放矿时极限放出矿量及放出矿石品位均优于其他方案,且放矿周期内矿石品位均达到设计品位,故优选为最佳放矿方案。     

大厂铜坑矿放矿试验研究

为了解决大厂铜坑矿放矿过程中矿石贫化的问题,开展放矿方式的物理试验模拟研究。利用大型物理放矿模型,分别进行平面放矿和斜面放矿两种不同放矿试验,然后以矿石回收率和贫化率为检测指标,对所得结果进行比较。结果表明,在大厂铜坑矿推行斜面放矿方式是可行的,推荐采用斜面放矿方案。     

陕西徐家沟铜矿破碎矿体出矿巷道间距研究

出矿巷道间距问题不同于一般的平行巷道间距问题,目的是在矿石回收率和出矿巷道稳定性间取得平衡。以陕西徐家沟铜矿破碎矿体为工程背景,联合利用放矿实验和FLAC3D数值模拟确定出矿巷道间距。根据椭球体放矿理论进行放矿实验并获得放出体形态参数;在此基础上通过数学回归得到放出体偏心率方程,放矿高度50 m时,放出体b轴长6.53 m,按照放出体高分段排列确定出矿巷道的理论间距为15.1 m。考虑到矿体破碎、采场顶板不稳,按照"本中段矿石尽量在本中段回收"的原则,选择10 m和12.5 m 2种间距进行FLAC3D数值模拟。结果表明:采用12.5 m的间距时,既能最大限度保证出矿巷道的稳定,又能提高矿石回收率。     

矿岩散体粒级对自然安息角影响的试验研究

矿岩散体堆积状态普遍存在于采矿生产中，是关系矿山生产安全及矿石回收效果的主要因素之一。散体堆积角度（自然安息角）是其流动性的主要表现特征之一，是散体颗粒的重要物理参数。利用自制测 定装置开展物理试验，研究了静态与采场放矿条件下，不同粒级矿岩散体自然安息角的变化规律。结果表明：静态与采场放矿条件下，随着矿岩散体粒级增大，其自然安息角呈逐渐增大的趋势，且在非均匀矿岩散体 中，大粒级矿岩散体占比增大，其自然安息角随之增大；静态试验条件与溜井放矿、漏斗放矿、排土场堆积等条件相似，在选择溜井与漏斗放矿倾斜角、确定排土场占地面积及坡面角度时，可根据散体粒级进行相应 的参数调整；从采场放矿条件试验结果来看，适当增加散体粒级，可降低散体自出矿口流出的距离及堆体体积，改善铲运机作业条件，有利于提高生产效率；小粒级散体流动性优于大粒级散体，应使覆盖岩层的粒级 大于矿石粒级，有利于矿石流出。