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。     

放矿口对崩落法放矿的影响

大功率出矿设备投入使用使放矿口尺寸有增大的趋势。对此,本文研究了放矿口尺寸及散体放出速度分布对崩落法放矿的影响。发现放矿口对崩落矿岩移动的影响主要发生在放矿口附近的一定范围内,且当放出速度分布不对称时会导致放出体轴线偏移。文中给出了放矿口显著影响放出体高度及其最高点偏移量的计算式,并讨论了有底柱崩落法底部结构中斗井口合理位置的确定原则。     

端部放矿随机介质理论方程

端部放矿理论研究是放矿理论研究的重心.应用随机介质理论,基于散体随机移动与移动概率分布的一致性关系,且考虑散体二次松散的影响,建立了端部放矿时矿岩散体移动概率密度方程、颗粒移动迹线方程、速度场方程、移动漏斗方程、放出体方程,比较全面地考虑了采场放矿边界因素与散体流动参数对移动规律的影响.各方程中相应参数的物理意义较为明确,并且与模拟放矿实验结果符合良好,对无底柱分段崩落法采场设计和放矿控制具有指导意义.     

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。     

无底柱分段崩落法采场结构参数确定方法研究

基于放矿随机介质理论,分析了直立端壁条件下矿岩散体速度场的空间分布形式及散体场内各处颗粒的移动状态,指出散场移动场内存在明显的有效移动带.矿岩散体的移动速度决定其放出时间,速度大的颗粒放出时间早,处于有效移动带内的崩落矿石散体放出比较容易,而处于有效移动带以外的散体因速度小不易放出,若继续放出则需以大贫化为代价.由此提出根据崩落矿岩散体有效移动带设计采场结构参数,给出了无底柱分段崩落法采场结构参数的近似计算公式,实践证明,近似计算结果是合理的.     

随机介质放矿理论的改进研究

在实验的基础上,分析了放矿口宽度对放出量和散体流动参数的影响,改进了随机介质放矿理论,揭示了放矿口宽度对散体移动规律的影响,并指出了其影响范围.将改进后的随机介质放矿理论与原来的随机介质放矿理论进行了对比,3个矿山实验结果表明,改进后的随机介质放矿理论与实际符合较好.提出了确定采场结构参数的新方法,当放出体为非标准椭球体时,上下分段菱形布置的放出体三点相切时可得到最优的采场结构参数.该方法的提出,进一步扩大了随机介质放矿理论的应用范围.     

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。     

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。     

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。     

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。     

某铜矿自然崩落法聚矿槽合理尺寸参数研究

自然崩落法矿山中聚矿槽尺寸对放矿生产有着重要作用。为明确国外某铜矿的聚矿槽合理尺寸参数，并探明聚矿槽尺寸对矿岩流动特性影响规律，本文利用PFC3D软件构建单放矿口和多放矿口两种模型进行研究。结果表明：在放矿前期，放出体形态受到聚矿槽尺寸影响较为强烈，随着放矿高度的增加，影响逐渐减弱，直至放矿高度达到150m后，聚矿槽尺寸对放出体形态及尺寸不产生影响；多放矿口同时放矿情况下，随着放矿高度的增大，各放矿口之间由相互独立放矿转变为相互影响的状态，相邻放出体也逐渐合并。同时，聚矿槽上口尺寸越小，矿岩流动越不均匀，放矿末期，顶部废石更易混入聚矿槽内；模拟得到了该矿聚矿槽上口尺寸15m时有利于减小矿石的损失和贫化。     

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。     

Improvement of bottom structure of a production block in ore drawing using load–haul–dumpers

High-rate ore drawing with a single drawpoint requires stable structure of the horizon bottom in block caving of ore. Application of load–haul–dumpers (LHD) conditions longer spacing of drawpoints, which worsens quality of ore drawing under caved rock. Adequate structures of trench bottoms of ore drawing levels are developed for LHD systems. Relations are set between the limit spacing of drawpoints along the length of the trench and the height of the caved level to define mutual influence of the drawpoints.     

新型电耙运搬出矿系统与设备的工业试验研究

缓倾斜中厚-厚矿体的采矿，因采场出矿运搬效率低，采切工作量大等突出问题，一直被视为一世界采矿难题，试验运用先进的振动助充技术与YZZ型振动助流器，优化配置传统电耙运搬设备，同时采用高效的YSP型水炮劈石器进行大块二次破碎，首创一各高效，低成本的堑沟受矿振动助流采场出矿运搬系统，实践表明，本系统具有出矿能力大（比传统重力自溜电耙出矿提高45%），采切工程量少，效率高，同时结构简单，施工容易等显著特点。     

急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术研究

针对急倾斜中厚破碎矿体采用浅孔留矿法开采时,存在的采场作业安全条件差、矿石损失贫化大等问题,以锡林浩特萤石矿为工程背景,从岩体可冒性、工艺方法改进、冒落防控等方面对急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术进行了系统研究。通过矿岩可冒性分析,构建了岩体冒落力学模型,计算得到极限冒落跨度值为5.4~6.4 m,小于矿体的平均厚度（7 m）,存在冒落事故风险;从回采作业安全及损失贫化控制角度出发,提出了以垂直深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填开采工艺,给出了采场结构布置方法,采用分段崩矿、中段及阶段出矿方式,确定的合理崩矿步距为1.56 m;在此基础上,分析了采空区顶板冒落冲击风险,计算得到采空区顶板岩体冒落形成的冲击气浪值为34.96 m/s,远远超过了《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423—2020）规定的数值,给出了防治冒落冲击灾害的安全散体垫层铺设方法,确定的合理散体垫层厚度为3.3 m。通过现场工业试验,采场作业安全,矿石回采率提高了7.31%,贫化率降低了7.66%,经济效益显著,可实现该类矿山安全高效开采。     

回填废石层下放矿损贫预测及颗粒流数值分析

露天转地下开采,回填废石层在放矿过程中对矿石的损失和贫化有一定的影响。回填废石层下放矿损贫的主要影响因素有回填层厚度、废石的粒径和非均匀度3个方面,对不同试验者的实验数据重新处理,总结出了回填废石层下放矿贫化率和损失率的数学模型,并结合司家营铁矿Ⅲ采场的露天转地下工程进行了回填废石粒径与非均匀度的设计。通过颗粒流数值正交试验方法,分别从绝对因素和相对因素回归建立了贫化率λ、回填层厚度h、回填层粒径d、回填层粒径非均匀度K4个因素和损失率之间的关系,为类似条件下的回填层合理设计提供参考。     

高硫矿山高温采场的成因及危害与防治措施

提出了高硫矿山“高温采场”的概念。用热力学原理解释了含硫矿石氧化和自燃所释放出的大量热量的积聚是致使采场温度升高的主要原因。分析了高硫矿山高温采场产生的主要危害,如引发硫尘爆、造成围岩失稳和环境污染等。最后阐述了主要的防治措施,如保持采场通风良好、及时出矿、矿石块度适宜、注浆锚索支护等。     

双指标出矿管理方法在采场出矿中的应用

在无底柱分段崩落法的采场出矿管理中，采用出矿量和截止出矿品位两个指标来确定放矿截止时间，同时。应用磁化率仪测定夹石厚度和快速测定当次品位，实践证明，双指标出矿方法取得了较好的效果，能有效地防止丢矿和过贫化的现象。