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。     

基于PFC~(2D)的某金矿低贫化放矿数值模拟实验

某金矿采用无底柱分段崩落法回采,堑沟进路结构出矿。随着开采深度的逐渐增加,矿石品位降低,矿岩愈发破碎,稳固性较差,导致矿石回采率降低,贫化率增大。为优化放矿结构参数,提高矿石回收率,利用PFC~(2D)数值模拟软件对出矿进路间距为6,7,8,9 m时低贫化放矿过程进行数值模拟实验。通过侧面放矿和不同进路间距正面放矿数值模拟,得到零贫化和低贫化时的贫化损失率。实验结果表明,放矿截止品位在30%时,最佳出矿进路间距为7 m;堑沟结构放矿时,60°以上倾角适合自溜出矿;厚大矿体开采时,低贫化放矿模式可有效提高矿石回收率。结果为矿山低贫化放矿工作提供了有利的理论指导。     

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。     

多分段多进路矩形放矿口尺寸对出矿效果的影响

针对无底柱分段崩落法岩石混入率较高、矿石损失较大的问题,应用多分段多进路的相似模型,进行了不同放矿口高度和宽度条件下的放矿实验,从散体流动性的影响因素和散体压力平衡拱的形成与破坏的角度,分析了矿石回收率和岩石混入率的变化规律。结果表明：当同一分段的各进路同时出矿时,适当扩大放矿口宽度或者降低放矿口高度能够增加矿石移动带宽度,改善矿石流动性,提高矿石回收率,降低岩石混入率,而且每一个分段的矿石回收率也得到明显提升。     

用底部放矿采矿法时矿块底部结构的改进

影响底部放矿的采矿法开采工艺有效发展的原因之一,是沿用的锥形巷道(漏斗、堑沟)与运搬巷道的连接处不够稳固。这些连接处(眉线)往往呈尖角形,从而导致应力集中和削弱其稳定性。此外,矿石沿会集到放矿口中心的轨迹在锥形放矿巷道内运动时,有可能造成某种程度的堵塞。增大了的应力集中,经常出现的堵塞,以及处理堵塞     

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。     

高分段大间距无底柱分段崩落采矿新技术

采用高分段大间距是无底柱分段崩落采矿法在世界各国的发展方向。为配合昆钢大红山铁矿400万t/a采、选、管道工程建设项目,进行了20 m分段高20 m进路间距的无底柱分段崩落采矿新技术研究。针对大间距进路应用了大间距进路放矿理论,从根本上改变了传统放矿理论放出椭球体的排列方式,实现了放出椭球体完全相切排列;用工业试验的方法研究了采用这种结构参数时的崩矿步距、炮孔排距和孔底距的最佳组合。试验表明,这样可使崩落矿石的大块率控制在3%以内,出矿贫化率控制在5%左右,矿石综合回收率在85%以上。20 m×20 m结构的无底柱分段崩落采矿法在大红山铁矿的试验成功,极大地提高了矿山的生产能力,降低了采矿成本。同时,大大地拉近了我国与国外先进采矿技术水平（分段高30 m）的距离。     

白银铜矿出矿控制点选择的实验研究

通过分析非均匀矿岩散体流动特性对出矿控制点的影响，进行了多分段放矿实验室立体实验，结果得出：在白银铜矿崩落矿岩条件下，当矿岩散体覆盖层颗粒不小于矿石时，出矿控制点是在见到覆盖废石正常到达出矿口便停止放矿，就整个矿体而言，可以取得较好的回采指标。当覆盖废石颗粒远小于矿石时，出矿控制点以当次废石混入率取30％为最好。     

低贫化放矿矿石覆盖层合理厚度研究

预留矿石作为覆盖层是实现低贫化放矿的途径之一,为了使其降低矿石损失贫化的作用得以充分发挥,有必要对其预留厚度进行进一步研究。基于低贫化放矿原理,以纯矿石放出体尽可能大、放矿过程中矿石覆盖层厚度维持不变为原则,总结出合理厚度的计算方法,即在随机介质放矿理论的基础上考虑单次出矿量,首先确定出合理的放出体高度,再由此确定矿石覆盖层的厚度。以程潮铁矿西区矿柱回收采场为算例,计算得放出体高度为28 m,矿石覆盖层厚度为40 m,并设置室内放矿实验验证其可靠性。实验结果表明,矿石覆盖层厚度达到40 m时,矿石回收率和废石混入率都取得较优水平,矿岩界面起伏程度相对较小,说明此理论计算方法是可靠的。     

基于PFC~(3D)数值模拟的金山店铁矿东区合理覆盖层厚度研究

覆盖层在无底柱分段崩落采矿法开采中起着重要作用,既要为挤压爆破和端部放矿创造必要条件,还需保证崩落法生产的安全性,选择合适的覆盖层厚度对矿山开采具有重要意义。首先,根据金山店铁矿东区采场结构参数,利用椭球体放矿理论计算出合理覆盖层厚度为20 m,并以覆盖层充当缓冲层时覆盖层厚度计算公式验证了该厚度能满足安全要求;其次,利用PFC~(3D)数值模拟软件进行三轴压缩试验找到与金山店铁矿东区岩体力学强度参数相匹配的矿岩颗粒微观参数;最后,根据矿岩微观参数建立放矿数值分析模型,通过选取的不同覆盖层厚度进行模拟放矿,依据放矿后矿石的回收率和贫化率大小来分析覆盖层厚度对开采指标的影响,认为20 m厚度覆盖层条件下的矿石回收率和贫化率达到最优值。理论计算和数值分析表明,金山店铁矿东区崩落法开采时覆盖层厚度取20 m,可取得较好的技术经济效果并保证采场安全。     

倾斜矿体分段崩落法高强度开采的下盘损失控制方法

针对倾斜矿体分段崩落法加大采场结构参数与下盘矿石损失增大的矛盾,分析了崩落矿石的视在放出角随放矿条件而变化的定量关系,揭示了崩落矿石有无废石覆盖的放出条件与出矿口位置对下盘残留角的影响,提出下盘崩落矿石无覆岩时空场下放矿、有覆岩时开掘斜堑沟回采的工艺技术,扩大了下盘崩落矿石的移动范围,以此来实现增大采场结构参数与控制矿石下盘损失的目标。这一工艺技术在小汪沟铁矿得到实际应用,结果表明,可降低下盘矿石损失8个百分点,并可增大采场开采强度30%以上,由此可提高前期生产能力。     

无底柱分段崩落法回收指标与分段数关系研究

无底柱分段崩落法的回收指标随着结构参数、分段数的不同而不同。在鲁中矿山公司小官庄铁矿大间距工艺参数研究攻关中，进行了分段实验室放矿实验。模拟实验选取7种进路间距、3种放矿步距、5个分段，共105个方案，得到了各组试验的岩石混入率、纯矿石回收率、回收率。对实验数据采用Matlab编程进行了回归分析，得出了随着分段数的增加，纯矿石回收率和总的矿石回收率都增加，岩石混入率减小的结果，但增加与减小的比例逐步降低，最佳回收率指标出现在进路间距B=16～17m，放矿步距L=5～6m的方案。     

放矿口散体流动速度分布及显著影响高度研究

现代地下矿山的发展促使大型凿岩设备和出矿设备不断投入使用，同时造成采场出矿巷道及放矿口断面不断增大。实践证明，采场放出口矿岩散体速度分布和放出口尺寸对放矿结果有显著影响。根据放出口矿岩散体流动状态，分析了采场底部漏斗短溜井放矿及电耙出矿条件下的放出口矿岩散体流动速度分布，给出了放出口影响范围的估算式, 揭示了放矿口对采场放矿的影响机理，对采场合理结构参数的确定具有指导意义。     

无底柱分段崩落法端部放矿口的影响机理研究

目前，大型凿岩设备和无轨出矿设备在无底柱崩落法中得到普遍应用，大型设备运行的采场进路断面也相应增大。本文分析了端部放出口散体流动速度分布，揭示了端部放矿条件下放出口沿进路方向的散体有效流动范围，进路宽度及出矿方式对放矿的影响。指出增大放出口散体的有效流动范围，有利于顶部矿岩平稳下降。实际放矿中，应尽量增大铲运机的铲入深度，出矿方式应保持全断面均匀出矿，可使矿岩散体层平整与均匀下降，是降低矿石贫化与损失的有力措施。     

双堑沟平底结构在西石门铁矿残矿回采中的应用

西石门铁矿已经逐步进入深部开采,随着采深的增大,厚大矿体所剩无几。当前无底柱分段崩落法端部出矿的采场结构与矿山生产现状很不适应,不仅落入空场的矿量放不出来,而且布置在矽卡岩层里的进路也难以维护,导致生产可靠性差与矿石损失大。基于矿体条件与回采工艺,分析双堑沟平底出矿方案的适用条件,研究堑沟与出矿巷道的组合形式,提出双堑沟平底出矿方案的改进措施,使西石门各类残矿得到有效开采,矿山生产能力得到显著提高,采场安全条件得到明显改善。     

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。     

四方金矿矿石流动规律和矿块结构参数优化研究

针对四方金矿无底柱分段崩落法17m分段过高导致悬顶的问题,提出12.5m的低分段方案。通过端部放矿相似物理实验,结合椭球体放矿理论和数学回归分析,测定了反映四方金矿矿石流动规律的移动边界系数和移动迹线指数,分段高度为12.5m时,矿石放出体a轴长12.5m,b轴长4.0m,c轴长4.5m。在此基础上,根据矿石放出体大间距排列理论确定最佳进路间距为14m,根据放出体为前倾扁椭球体缺推导出崩矿步距与矿石回收率、贫化率之间的函数关系,构建回贫差计算模型,以回贫差评价矿石回收效果,确定最佳崩矿步距为3.1~3.3m。研究结果为矿山优化结构参数、避免悬顶事故提供了依据。     

无底柱分段崩落法大结构参数实验研究

本文在分段高度15m情况下对各种进路间距和放矿步距进行了三维模型实验。根据数理统计方法，通过Matlab编程求出表明进路间距、放矿步距与矿石回采率、岩石混入率、纯矿石回采率关系的回归方程。依此得出最佳进路间距为16—17m，最佳放矿步距为5—6m。     

无底柱分段崩落法眉线破坏条件下贫损规律研究

为提高崩落采矿法的矿石回收率和中深孔挤压爆破作业质量,基于矿岩爆破破碎机理和散体矿岩放矿理论,对回采巷道眉线破坏的机理及其对回采作业的影响进行了研究。研究采用物理相似模拟实验方法,对在不同的眉线破坏程度条件下,放矿过程中矿石回收指标的变化规律进行了实验研究,并提出了眉线保护综合措施。工程实践表明:根据实验结果提出的综合措施能够有效地降低眉线的破坏,从而提高矿石的回收率。     

钾矿石的放矿和运搬

用地下方法开采前喀尔巴阡钾盐矿区的矿石时,采用堑沟拉底的房式采矿法最为安全。随着回采工作面的推进,受矿水平巷道之间由横断面为3×2米~2的放矿横巷联通。放矿和运搬既费力又危险。众所周知,