基于PFC3D的崩落法采场放矿步距优化研究

无底柱分段崩落采矿法结构参数是影响放矿损失与贫化的重 要 因 素.以 某 矿 山 崩 落 法 采 场 为 工 程 依 托,基 于PFC３D软件,建立崩落法采场三维单体数值模型,保持分段高度(２１m)与进路间距(２０ m)不变,对放矿步距进行了优化研究.结果表明,放出体的高度随着放矿步距的增加而有所增加,但当达到５．０m 放矿步距后变化不大;随着放矿步距的增加,近椭球体形态的放出体由“短粗”向“瘦长”发育.综合考虑回采率、贫化率与回贫差指标,放矿步距合理范围宜为５．５~７m.随后建立物理相似模型,取不同的放矿步距进行试验,结合实验室物理放矿结论与三维单体放矿数值模拟结论,得到２１m×２０m 采场结构参数下,以矿石回采指标为比较对象,最优放矿步距范围宜为５~６m.     

梅山铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距研究

崩矿步距是框定放出体三维结构参数中的重要一维 ,当分段高度进路间距已定时 ,对放矿效果有着决定性的影响。为寻求适应于 15m× 15m结构参数下的合理崩矿步距 ,本文对 15m段高 ,15m间距下的放矿步距与矿石损失贫化指标的关系 ,分别进行了物理模拟、计算机仿真、放出体工业试验及现场崩矿步距工业试验。     

融冠矿业崩落法放矿试验优化采场进路参数研究

为研究适合于融冠矿业无底柱分段崩落法的进路口尺寸,验证优化增加进路间距后扩大进路尺寸宽度是否具有科学依据,开展了放矿试验优化采场进路参数的研究。放矿单体试验得出了不同放出高度下放矿椭球体的发育形态。将单体试验绘制出的椭球体按照目前井下采用的不同采场结构参数组合进行排列,结果表明：分段高度为12 m时,进路间距取15 m,进路口宽度取6 m是一种较为合理的采场结构参数组合。自962 m分段水平以下,矿山增大进路间距值至15m。通过立体试验数据分析表明：进路间距值增至15 m,需同时将进路宽度扩大至6 m,以实现放出椭球体两两相切,使得贫化和损失较小。     

松湖铁矿深部矿体无底柱分段崩落法放矿参数优化研究北大核心

一般而言,制约无底柱分段崩落法回采指标优劣的关键参数包括放矿方式、分段高度、进路间距与崩矿步距等。随着国内外相关采矿设备的发展,上述放矿参数也在逐步增大。以松湖铁矿无底柱分段崩落法采矿为例,在分析现有放矿参数存在的问题后,提出了从放矿方式、进路间距、放矿步距(崩矿步距)三个方面优化确定合理的放矿参数。借助Image Pro Plus图像处理软件,对井下出矿进路爆堆及地表摊平矿堆进行拍照分析,确定了松湖铁矿崩落法采场实际矿岩块度粒级。根据相似物理模型试验要求,相似比选择为1∶100,通过对比5 mm以下原矿与10 mm以下原矿、5 mm以下原矿与6 mm以下配矿的椭球体形态参数,确定了采用6 mm以下配矿散体用来模拟原矿全粒级的放矿椭球体形态。在上述基础上,通过开展单口放矿试验与多口放矿试验,以回贫差作为评判指标,推荐松湖铁矿采用无贫化放矿方式组织生产作业,确定了最佳进路间距宜采用13.5 m,并且综合确定了最优崩矿步距为4 m。采用上述放矿参数之后,贫化率由现在的21.35%降低至8.77%,损失率由现在的23.61%降低至13.4%,改善了崩落法采矿的回采指标,为松湖铁矿深部矿体回采参数设计提供了技术支撑。     

颗粒流法在无底柱分段崩落法结构参数优化中的应用

在无底柱分段崩落法中,采场结构参数(分段高度、进路间距和放矿步距)对矿石的贫化、损失以及生产效率影响较大,最佳结构参数的确定至关重要。以国内某金刚石矿为研究背景,采用颗粒流法建立数值模型,在采场分段高度10 m的条件下,设计了进路间距10～13m、放矿步距2～5m共9组方案。根据总矿石回收率、纯矿石回收率、贫化率和回贫差4种指标综合考虑选择最优方案。试验结果表明,进路间距11m、放矿步距4m为分段高度10m条件下的最佳结构参数。试验方法与结果可为同类矿山的结构参数优化提供参考。     

基于正交试验法的眼前山铁矿采场结构优化

针对崩落法矿山矿石损失贫化问题,基于正交试验法, 以分段高度、进路间距、崩矿步距、进路宽度为因素,矿石损 失率、矿石贫化率和采准系数为指标优化采场结构,依据正 交试验方案和眼前山铁矿东部矿体-213~-303m 阶段特 征,以1∶100比例设计并制作采场放矿模型开展放矿物理 试验。结果表明,矿石损失率影响因素序列为崩矿步距、分 段高度、进路间距、进路宽度;矿石贫化率影响因素序列为分 段高度、崩矿步距、进路间距、进路宽度;采准系数影响因素 序列为崩矿步距、分段高度、进路宽度、进路间距,建议设计 和优化采场结构时以崩矿步距和分段高度为首要因素。结 合眼前山铁矿生产实际和试验结果,设计-213~-303 m 阶段最优的采场结构参数为分段高度22.5m、进路间距26 m、崩矿步距2.3m、进路宽度7m。     

程潮铁矿采场结构参数优化的研究

分的了程潮铁矿贫化产生的主要原因,指出采场结构参数是影响贫化率指标的一个重要因素。运用物理和计算机模拟放矿手段,找出分段高度,进路间距和崩矿步距三者之间的数量关系,确定最优的采场结构参数,为开拓和采准设计提供了理论依据。     

急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数研究

针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结构参数确定困难问题，基于Bergmark-Roos方程放矿理论，分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征，推导出了放矿的矿石损失率及贫化率理论计算公式。基于矿石损失、贫化率的理论计算公式，用Python语言开发了急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数优化程序，输入矿体倾角、厚度及矿岩散体流动参数后，该优化程序可自动计算出急倾斜中厚矿体的采场结构参数，有效地解决了采场结构参数确定难题。结合某铁矿的实际情况，采用优化程序计算了采场结构参数，根据计算结果进行PFC^2D数值模拟放矿试验。研究表明：PFC^2D数值模拟与优化程序计算得出的放矿损失贫化指标十分接近，矿石损失率平均误差值为1.82%,贫化率平均误差值为1.17%。此外，优化程序计算的开采参数下放矿指标都低于15%,放矿效果较好，能够为无底柱分段崩落法采场结构参数设计提供指导。     

高变分段低贫化放矿及其参数优化试验研究

放矿工作是无底柱分段崩落法的核心工作,结构参数的选取则是放矿工作所要解决的重要内容,其直接影响着采场的出矿效率及各项回贫经济指标。采场主要结构参数是分段高度、进路间距和崩矿步距,根据放矿学理论,这3个参数的不同组合将直接影响最终的回贫指标。大红山铁矿一期采用的是20 m×20 m的大结构参数组合,即分段与进路间距都为20 m,二期规划拟在400 m水平以下采用30 m×20 m的结构参数,即将分段高度提高到30 m,属于高变分段放矿形式。针对大红山铁矿二期高变分段的放矿形式,利用实验室相似材料制作放矿模型,进行低贫化放矿研究,得到了高变分段下放出体发育形态,高变分段下最优崩矿步距及进路口规格,试验结果证明采用低贫化放矿明显提高了资源回收率,有效降低了矿石的损失贫化。     

庙沟铁矿崩矿步距与进路间距的耦合优化研究

基于放出体和崩落体最大程度吻合理论,耦合优化庙沟铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距和进路间距。结合结构参数和实际体积贫化率与回收率的经验公式,推导质量回贫差的数学模型,计算不同崩矿步距的理论最优进路间距、放出体体积和质量回贫差。综合理论计算结果和工程类比法选择试验参数,进行1∶50比例尺立体模型相似模拟放矿试验,试验结果证明回贫差数学模型是可靠的,同时得出最优崩矿步距约为3.6m,最优进路间距为16.5~17m。     

宽进路无底柱分段崩落法物理放矿模拟实验

无底柱分段崩落采矿法在国内外矿山应用广泛,但在实际生产中对矿石贫化损失较难控制,而贫损指标的优劣又取决于放出体的形态,因此研究放出体形态对控制贫化与损失具有重要的意义。结合首云铁矿采场结构参数优化的课题,针对矿山采场设计参数进行分析,通过室内物理模拟实验,揭示了进路宽度与放出体形态的变化规律。     

基于成本分析模型的程潮铁矿崩落法采场结构参数优化

基于椭球体理论,结合放出椭球体组合排列方法,在程潮铁矿西区-430~-500 m阶段设计了6种采场结构参数,通过PFC建立相同矿石储量下的6种采场结构参数模型并进行了数值模拟放矿。根据模拟结果分析比较了6种采场结构参数的矿石回收率和贫化率。结果表明：同一分段高度下大间距模型和高分段模型回收率要高于传统模型,贫化率要低于传统模型;随着分段高度的增加,3种模型的回收率均会降低,但总的贫化率会减小。将回收率和贫化率作为崩落法生产成本影响指标,建立了成本分析模型,基于该模型计算出6种采场结构参数模型的最终利润,结果表明：同一分段高度下大间距模型所得利润最高;同一种结构模型随着分段高度的增加,总成本费用降低,所得利润增加;分段高度为23.3 m,进路间距为25 m的采场结构参数模型开采经济效益最优。     

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。     

我国无底柱分段崩落法损失贫化研究现状及发展方向

无底柱分段崩落法生产安全、开采强度大、效率高、回采工艺简单,在地下开采中占有较大比重。但损失贫化大的问题限制了该方法在贵重金属矿山的应用,也是众多学者研究的热点。总结了无底柱分段崩落法60 a的发展历程,并从放矿理论、采场结构参数、放矿方式和巷道布置形式、覆盖层块度4个方面系统总结了控制损失与贫化的研究现状,指出目前仍存在的研究问题为：放矿理论中仅考虑散体的流动特性,爆破块度、放矿口尺寸、边孔角、铲装深度等因素未在放矿理论中综合考虑,从而造成依据放出体形态确定的采场结构参数并非最优值;实际生产中并未严格按照低贫化放矿方式作业,回采巷道布置形式不能完全适应矿体产状变化,部分矿山覆盖层形成方法不利于损失贫化控制。针对这些问题,提出了进一步控制无底柱分段崩落法损失贫化的研究方向和措施,对于矿山进一步控制损失贫化指标具有一定的理论指导意义。     

某金矿地质冶金学模型中采矿参数赋值

地质冶金学模型包含众多参数,对矿山生产的全流程有着指导作用,而对于采矿生产的指导意义尤为直接。在吉家洼金矿地质冶金学模型中,结合工程地质数据,对采矿方法、采场结构参数、贫化率和采矿成本参数进行了准确赋值。首先基于工程地质块模型中综合稳定参数和矿体厚度,将矿体划分为三类区域,分别适用于空场嗣后充填采矿法、下向进路充填采矿法和留矿采矿法,并在相应区域内,获得采场结构参数,并据此建立线框模型。进一步采用单一域赋值法,在地质冶金学模型中增加采矿方法和采场结构参数字段。采矿贫化率赋值是通过将试验采场内的局部点贫化率和矿体厚度做散点图,然后在三类采矿方法对应的区域内,求得三类贫化率回归方程,并利用回归方程在模型中赋予贫化率字段。采矿成本的计算以矿房为单位,计算矿房中辅助材料、燃料、动力、生产职工薪酬和制造费用的总和,然后根据模型块尺寸占所在矿房的比例来分担整个矿房的成本费用。地质冶金学模型中采矿参数和工程地质块模型中综合稳定参数及矿体厚度动态关联,采矿参数的优化依赖于工程地质模型中综合稳定参数。     

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。     

覆盖岩层下矿岩流动过程数值模拟

利用离散元中刚性块体模型，模拟了多种放矿制度下，覆盖岩层与矿石的相互作用及移动过程，反映了矿岩的流动特点和接触线变化过程。研究表明，用离散元方法模拟非均匀矿岩散体运动过程是适合的，能够用于采场结构参数优化、出矿方式选择、放矿管理和对矿石的损失与贫化指标进行预测。