无底柱分段崩落法崩落体形态的研究现状与展望

无底柱分段崩落法的最显著缺点是损失贫化大,主要由覆盖岩层下放矿引起。崩落体是放矿的对象,充分认识崩落体的形态对降低矿石损失贫化有着重要意义。在分析崩落体形态影响因素的基础上,从崩落体形态的试验研究、崩落体形态对放矿效果的影响等方面总结和探讨了其研究现状。崩落体形态受爆破参数、矿体及覆岩性质、松动体、放出体、残留体、采场结构参数与放矿工艺等的影响。目前,现场准确实测是崩落体形态研究的难点,物理模拟、数值模拟是崩落体形态研究的主要手段,寻求合适的爆破替代手段是提高物理模拟与生产实际相似性的关键。崩落体几何形状、块度组成、崩落体陷落区等均对放矿效果产生影响,应将回采过程看成一个有机整体,进一步定量研究放出体、松动体、崩落体三者之间的关系机理,从而获得最佳的放矿效果。     

无底柱分段崩落法应进一步研究的几个问题

本文分析了目前无底柱分段崩落法应用中存在问题，指出了应对覆盖岩层的自然分级、崩落体形态以及放出体——松动体——崩落体三者关系进一步深入研究，强调把放矿与爆破作为一个有机整体进行综合研究，对于优化结构参数，降低矿石损失贫化，提高矿山经济效益具有重要意义。     

无底柱分段崩落法损失贫化的研究及发展

针对无底柱分段崩落法损失存在的贫化问题,分别阐述了放矿随机介质理论、放矿连续介质理论和爆破优化的研究发展过程,包括散体移动概率密度方程、偏心率方程、爆破优化实用模型等,从整体角度研究回采过程,分析放矿中的放出体和松动体,及落矿中崩落体的量化关系,建立三者量化循环模型,对矿石开采进行控制和预测,以减少井下矿石的损失贫化。     

无底柱分段崩落法放矿规律的数值试验研究

为了解决无底柱分段崩落法损失贫化较大的问题,数值模拟了崩落体的形态以及放矿过程中崩落体和放出体的形态演变过程。结果表明,崩落体形态接近于椭球缺,呈上宽下窄状,崩落体的宽度约为崩矿步距的1.2~1.5倍,但崩矿步距对崩落体的高度基本没有影响;放出体的形态也是近似椭球缺形,其演变规律表现为由初态的上宽下窄逐渐演变为上尖下宽,说明随放矿进行崩落体内矿石垂直流动性逐渐加强。研究中对放矿技术指标进行了统计分析,结果表明,放矿过程中,出矿口矿石品位是震荡式降低的,造成品位震荡降低的原因是少量正面废石的混入,而造成放矿截止的主要原因是顶部废石的大量混入。     

无底柱分段崩落法崩落体形态新认识

针对无底柱分段崩落法矿石损失贫化大的特点,将落矿分为挤压和沉实两个阶段进行分析。研究落矿挤压中爆破冲击及地压综合作用对崩落矿石散体端面形态具有影响,端面矿岩边界可表示为线性或非线性关系,并分析沉实过程对崩落体塌陷区形成的重要作用,说明废石过早进入回采近路致使矿石损失贫化的原因。最后应用随机介质放矿理论分析沉实过程,推断未正式放矿前的崩落体形态。     

崩落体形态及其影响研究

本文针对无底柱分段崩落法存在的问题，提出了崩落体的概念，通过试验得出了崩落体的形态，分析了影响崩落体形态的主要因素，阐述了放出体、松动体、崩落体三者的关系，就崩落体形态对放矿的影响进行了研究。并对今后无底柱分段崩落法降低损失贫化具有重要的指导意义。     

铲入深度对无底柱分段崩落法放出体形态的影响

崩落体、放出体和崩矿步距之间的相互制约关系影响着无底柱分段崩落法放矿过程中的损失贫化。以大结构参数单进路放矿试验为基础，进行了3.6 m崩矿步距条件下5种不同铲入深度的物理模拟放矿试验。通过放出标志颗粒的位置信息获取内部滑移面的位置，研究了铲入深度对放出体发育形态的影响，并分析了铲入深度与放出体之间的关系以及放出体与崩矿步距的匹配关系。结果表明：①3.6 m崩矿步距、5种不同铲入深度条件下，沿进路方向放出体发育的轮廓都大于崩落体的轮廓；②铲入深度对放出体形态的发育有一定影响，放出体发育高度随铲入深度增大呈先增加后减小的趋势，放出体沿进路方向的发育宽度呈增加趋势，从纯矿石回收量、矿石回收率方面分析，铲入深度为5.32 m较好，相应的回收率为57.74%。     

弓长岭井下矿改进采场结构的研究

针对弓长岭井下矿无底柱分段崩落法矿石损失贫化居高不下的生产问题，应用崩落体理论与随机介质放矿理论的研究成果，分析出主要原因是现用采场结构不当。依据崩落体、残留体与放出体三者形态的相符关系，提出了采场结构的改进方案。该方案已投入工业试验。     

铲入深度对无底柱分段崩落法放出体形态的影响

崩落体、放出体和崩矿步距之间的相互制约关系影响着无底柱分段崩落法放矿过程中的损失贫化。以大结构参数单进路放矿试验为基础,进行了3.6 m崩矿步距条件下5种不同铲入深度的物理模拟放矿试验。通过放出标志颗粒的位置信息获取内部滑移面的位置,研究了铲入深度对放出体发育形态的影响,并分析了铲入深度与放出体之间的关系以及放出体与崩矿步距的匹配关系。结果表明：①3.6 m崩矿步距、5种不同铲入深度条件下,沿进路方向放出体发育的轮廓都大于崩落体的轮廓;②铲入深度对放出体形态的发育有一定影响,放出体发育高度随铲入深度增大呈先增加后减小的趋势,放出体沿进路方向的发育宽度呈增加趋势,从纯矿石回收量、矿石回收率方面分析,铲入深度为5.32 m较好,相应的回收率为57.74%。     

矿石崩落体形态与放矿效果的关系研究

本文通过分析和试验初步认识了崩落体的形成过程及其复杂形态，并根据无贫化放矿理论提出了通过矿石残留体与崩落体共同构成的堆积形体与放出体尽量相符，以实现纯矿石总体回收最大的思想。     

无底柱分段崩落法损失贫化细部控制方法研究

无底柱分段崩落法以其安全、有效、适应性强等优点被国内外金属矿山广泛使用;但矿石损失贫化大的问题多年一直未得到解决。针对这一问题,研究了回采过程中矿石损失贫化的发生过程与细部控制方法,分析了分段之间进路非菱形布置、出矿口眉线破坏、爆破隔墙、大块堵塞出矿口一侧等常见现象对放出体形态的影响,探讨由此引起的对崩落矿岩散体几何形态吻合度的降低程度,发现正是这些常见现象制约了崩落矿石的移动范围与总体放出速度,加大了崩落矿石的残留量与放出矿石的混岩量,导致矿石损失贫化居高不下。据此提出了加密回收进路、改进采场结构、控制炮孔不装药长度保护眉线、及时处理堵口大块和保障整条进路菱形布置的细部控制方法。该方法用于邯郸市北洺河铁矿与灯塔市小汪沟铁矿,取得显著成效。     

地下矿垂直扇形中深孔孔底空腔爆破试验研究

本文提出了无底柱分段崩落法覆盖岩层粒度的自然分级、矿石爆破效果给放矿损失贫化带来的影响。通过理论研究，小型试验及工业试验与应用，证明采用孔底空腔爆破可使矿石粒度趋于均匀，流动性好，降低矿石的损失贫化。通过水泥砂浆模型试验得出了崩落矿石的空间形态，为今后放矿结构参数优化及放矿理论研究具有指导意义。     

西石门铁矿缓倾斜破碎矿体崩落法开采损失贫化控制

西石门铁矿北区新探矿体为缓倾斜破碎的厚-中厚矿体,地压显现严重,属于极度难采矿体。矿山采用无底柱分段崩落法开采,受矿体倾角和厚度限制,开采中损失贫化较大。为制定损失贫化控制措施,在研究矿石散体流动规律、矿岩冒落规律和损失贫化发生过程的基础上,根据垂直方向上回采分段数量的差异将矿体划分为不同开采区域,分别制定了损失贫化控制措施。针对3个分段的回采区域,因其贫化会较大,主要制定的贫化控制措施是实行当次废石混入率与单一步距总的放出量2项指标控制的低贫化放矿;针对小于3个分段的回采区域,若矿石被崩入空区,由于下部分段无回收条件,损失会较大,需控制损失,可采用双进路同步距回采的方式,促使矿岩快速冒落形成覆岩下放矿条件,减少崩入空区矿石量;另外总结了回采过程中脊部存留矿石问题的处理措施。这些措施在西石门铁矿北区新探矿体开采过程中得以应用,损失率为16.34%,贫化率为22.51%,效果良好。     

基于PFC（2D）的采场覆盖层厚度研究

无底柱分段崩落法的回采工作必须在覆盖岩石下放矿,崩落矿石和覆盖层废石直接接触,矿石在覆盖层废石的包围下从放矿口放出,矿石的贫化率及损失率较大且较难控制,因此,研究合理的覆盖层厚度对矿山生产具有重要意义。某铁矿采用无底柱分段崩落法,应用椭球体放矿理论和PFC2D数值模拟两种手段对其覆盖层厚度进行分析研究,从而确定出适合于...     

复杂空区群残留矿体安全高效开采技术

可可塔勒铅锌矿7^#矿体经历凌乱无序开采,留下大量不规则的残柱和大小不等、高低不一、形态复杂的 采空区,空区间留有400 多万t 残存矿量,矿山面临着极为复杂的采空区隐患治理与残矿回采的难题。空区群处理从 安全上要求一次必须崩落相当范围的空区,因而所采取的手段必须高效、实用。将空区群划分为若干大的回采单元, 采用基于束状孔变抵抗线爆破技术的区域整体崩落手段,进行残矿的大量有序崩落和集中大量放矿,在消除采空区 地压隐患的同时,最大限度地为企业回收残留资源。实践表明:采用基于束状孔变抵抗线爆破技术的区域整体崩落 方式,是解决复杂空区群残留矿体安全高效回采的有效技术手段。     

缓倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法合理回采工艺研究

缓倾斜中厚矿体条件下的无底柱分段崩落法矿山普遍存在矿石损失和贫化严重等突出问题,是矿山急待解决的问题。通过试验研究和大顶山矿区的现场试验,研究结果表明,对于缓倾斜矿体条件下采用"垂直分区"、"组合放矿"新工艺并通过优化炮孔布置与优化切割爆破参数等技术措施,可以在较好地解决缓倾斜矿体条件下无底柱分段崩落法矿石损失和贫化严重的问题,可明显提高矿山生产的经济效益。     

桦树沟矿区无底柱崩落采矿参数优化研究

目前桦树沟矿区无底柱崩落采矿过程中,按现在的崩落步距,矿石放出不充分,端部损失大;中深孔爆破炸药分布不均匀,爆破后矿石块矿率较低。通过采矿参数优化在不增加回采成本的情况下,可减少采场二次爆破,提高矿石块矿率,有利于采矿与选矿生产;同时,崩矿步距减小后,使其与出矿设备的铲装深度相匹配,减少超前贫化和端部损失,改善矿石的流动性,有利于提高矿石回采率。     

大结构参数无底柱分段崩落法结构参数优化研究

毛公铁矿采用大结构参数无底柱分段崩落法开采,生产过程中矿石贫损率较高,回收率低于50%。针对此问题,本文借助崩落体形态与放出体形态的匹配关系分析了崩矿步距对矿石回采指标的影响,并通过实验室物理模拟实验,研究了崩矿步距为一排炮孔和崩矿步距为两排炮孔条件下的纯矿石放出量、矿石回收率及混岩率等回采指标,得出崩矿步距为两排炮孔条件下的纯矿石放出量、矿石回收率及混岩率均好于崩矿步距为一排炮孔条件下的纯矿石放出量、矿石回收率及混岩率。本研究对于矿山实际生产有指导意义。     

空场法演变为崩落法过程中爆破参数及出矿方式研究

李家沟矿区采矿方法由空场法向崩落法演变。演变过程中对崩矿步距、最小抵抗线、孔底距、边孔角等爆破参数进行了验算和调整;对电耙和铲运机2种出矿方式进行了对比分析,通过现场试验,确定采用铲运机出矿方式;对相邻巷道应力分布进行了分析计算,确定了进路间距。实践表明,爆破参数的调整及出矿方式的选择对降低采矿贫损率起决定性的作用。李家沟矿区空场法演变为崩落法过程中爆破参数及出矿方式的研究为同类矿山降低贫损率提供了借鉴。