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1、淺析無(wú)底柱分段崩落采礦法回采設(shè)計(jì)方法［摘要］在礦山開采的過(guò)程中安全是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，采用何種方法能保證開采的安全，應(yīng)根據(jù)礦山的特點(diǎn)進(jìn)行確定，本文就無(wú)底柱分段崩落采礦法進(jìn)行闡述。［關(guān)鍵詞］無(wú)底柱；分段丿期落；采礦法；優(yōu)點(diǎn)；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A■、”?■-—、刖ri無(wú)底柱分段崩落采礦法是礦山開采過(guò)程中常用的一種方法，通過(guò)此方法能保證礦山開采的安全，具有廣泛的使用性。二、無(wú)底柱分段崩落采礦法優(yōu)點(diǎn)無(wú)底柱分段崩落法憑借其在礦山開采中的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外金屬礦山開采中得到前所未有的發(fā)展，其重要優(yōu)勢(shì)在于：采礦方法和施工結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
2、便；采礦適應(yīng)性較強(qiáng)，機(jī)動(dòng)靈活性較大；礦產(chǎn)回采工藝流程精簡(jiǎn)，施工開采機(jī)械化程度較高，施工強(qiáng)度和效率大幅提升；施工作業(yè)安全性高；施工人員釆礦生產(chǎn)效率高，成產(chǎn)能力強(qiáng)籌。因此，無(wú)底柱分段刖落采礦法適應(yīng)于世界范圍內(nèi)的各種礦山開采，其設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)都可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行修止，確保礦山開采的質(zhì)量和安全。三、崩落體形成過(guò)程崩落體是在爆破作用下，在松散覆蓋巖中形成的礦石堆，最終要被放出。影響躺落體形態(tài)的因素很多，包括爆破參數(shù)、進(jìn)路結(jié)構(gòu)參數(shù)以及松散覆巖的松散情況等。研究將無(wú)底柱分段崩落法落礦這一環(huán)節(jié)中的礦石散體顆粒運(yùn)動(dòng)分為擠壓與沉實(shí)兩步。首先，無(wú)底柱分
3、段丿期落法落礦一般是擠壓爆破，是一種將崩落礦石散體推向松散覆巖的擠壓爆破。崩落礦石在爆破后形成第一次松散，在松動(dòng)介質(zhì)內(nèi)具有一定的松散性和流動(dòng)性，它的密度變小，孔隙度變大，顆粒之間的結(jié)構(gòu)、連接粘聚力發(fā)生變化。其次，擠壓爆破后崩落礦石立刻要向下部進(jìn)路放礦出口沉實(shí)，最終完成一次松散過(guò)程。在上述過(guò)程中，擠壓和沉實(shí)對(duì)加落體的形態(tài)至關(guān)重要。擠壓不僅對(duì)崩落礦石在覆巖下的形成狀態(tài)有影響，而口對(duì)放礦過(guò)程中礦石流動(dòng)性有制約作用。擠壓主要是橫向的，把崩落體的初始上表面邊界近似為平面狀態(tài)，并略高于崩礦高度，因?yàn)榈貕鹤饔煤妥钚『哪茉?，崩落礦石借助爆破沖
4、擊能壓入松散圍巖形成圖中的形態(tài)（圖1左）是有可靠性的。沉實(shí)是崩落體落礦階段礦石最后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，它最終影響到崩落體塌陷區(qū)的狀態(tài)，并對(duì)下一步的放礦有重要影響。也就是說(shuō)，塌陷區(qū)是礦石散體經(jīng)過(guò)爆破作用后沉實(shí)到新的平衡狀態(tài)下產(chǎn)生的，因?yàn)楸谱饔脴O其復(fù)朵且是高速運(yùn)作，可以把它考慮成瞬時(shí)的橫向擠壓過(guò)程，但在橫向擠壓同時(shí)或隨后，由于自重作用會(huì)在一定范圍內(nèi)形成“沉實(shí)”過(guò)程。（圖1右）圖1崩落體的形成四、放礦研究方法1、物理相似模擬按相似準(zhǔn)則，在實(shí)驗(yàn)室用模型和松散物料進(jìn)行放礦物理模型實(shí)驗(yàn)，是研究無(wú)底柱分段加落法放礦的主要方法。實(shí)驗(yàn)室模型所用試驗(yàn)材料
5、的放出體與現(xiàn)場(chǎng)崩落礦巖的放出體兒何相似，模型的邊界條件與現(xiàn)場(chǎng)的邊界條件幾何相似。這種實(shí)驗(yàn)方法主要是研究在放礦過(guò)程中購(gòu)落礦巖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以確定采礦方法的合理結(jié)構(gòu)參數(shù)，了解影響礦石損失、貧化的各種因索以及尋求更好的放礦方法和合理的放礦管理制度。模型的兒何比例一般為1：50或1：100,放礦實(shí)驗(yàn)屮一般用經(jīng)過(guò)破碎分級(jí)的磁鐵礦石和白云石顆粒模擬礦巖。做放出體基本性能實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行方案比較時(shí)，實(shí)驗(yàn)物料可采用單一粒級(jí);在模擬具體礦山的放礦實(shí)驗(yàn)時(shí)，常采用混合粒級(jí)。在研究放出體形狀和其基本性能時(shí)，一般采用單體模型試驗(yàn);在研究采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、崩落礦巖的運(yùn)
6、動(dòng)規(guī)律及不同放礦方案的損失貧化指標(biāo)時(shí)，一般采用平面模型;而綜合放礦試驗(yàn)可采用立體模型。東北大學(xué)王述紅等采用比例尺為1：100的物理模擬實(shí)驗(yàn)，采用“達(dá)孔量”法測(cè)定放出體形態(tài)，研究了散體的流動(dòng)狀態(tài)。對(duì)所得放出體進(jìn)行回歸擬合，得到了白銀銅礦端部放礦的散體流動(dòng)參數(shù)值。東北大學(xué)任鳳玉教授利用放礦平面實(shí)驗(yàn)與綜合性立體實(shí)驗(yàn)，查明了礦巖接觸面在下移過(guò)程屮礦、巖塊體的摻雜狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明殘留于采場(chǎng)內(nèi)的礦石不會(huì)在下移過(guò)程中與其上廢石發(fā)生大規(guī)?；祀s，可在下分段得到充分回收;放出礦石中廢石混入的主要原因是放出口處廢石漏斗的破裂，而不是礦巖顆粒在移動(dòng)過(guò)
7、程中相互混雜。任鳳玉教授利用單體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證了半無(wú)限（端壁）邊界條件下崩落礦巖移動(dòng)規(guī)律，證明崩落礦巖移動(dòng)概率方程、移動(dòng)規(guī)律方程等具有較高的精度，并說(shuō)明了這些方程的實(shí)用性。2、放礦仿真模擬冃前應(yīng)用最為成熟的計(jì)算機(jī)仿真方法之一是隨機(jī)模擬，它可以模擬各種復(fù)雜邊界條件的放礦條件及放礦方式，并得到各個(gè)階段的放礦結(jié)果；顯示崩落礦巖移動(dòng)的全過(guò)程及移動(dòng)規(guī)律，包括:礦石殘留體、礦石放出體、崩落礦巖界面移動(dòng)和混雜過(guò)程;利用隨機(jī)模擬研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)礦石冋收指標(biāo)的影響。日前，計(jì)算機(jī)放礦仿真卩FC離散元軟件和東北大學(xué)研制的SLS系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。武漢科技大
8、學(xué)李彬、許夢(mèng)國(guó)等應(yīng)用PFC3D顆粒流軟件，針對(duì)不同放礦步距，進(jìn)行數(shù)值模擬，得到程潮鐵礦最優(yōu)放礦步距為3嘰西安建筑科技大學(xué)孫鋒剛等利用顆粒流的離散元數(shù)值模擬方法，研究楊家壩鐵礦在覆巖下放礦的崩落礦巖移動(dòng)規(guī)律，以及礦石損失與貧化過(guò)程，得出依次向后遞推放礦方式最優(yōu)。北
