出矿截止品位对放矿效果的影响

出矿截止品位是影响无底柱分段崩落法放矿效果的重要因素之一,为研究放矿效果,以单分段单进路无底柱分段崩落法放矿为研究对象,结合物理模拟试验,进行不同出矿截止品位下的放矿试验,揭示出矿截止品位对放出矿岩量、回收率和贫化率等放矿指标的影响特征.研究发现:在当前分段高度20 m、崩矿步距3 m的条件下,放出矿岩量超过2400 g后,正面废石混入,每放出1000 g矿岩,当次矿石品位下降约6％;放出矿岩量超过5500 g后,当次出矿品位达到75％,此时顶部废石开始混入,每放出1000 g矿岩,当次矿石品位下降约12％,在当前采场结构条件下,出矿截止品位每增加10％,贫化率和回收率分别降低3.2％、4.6％.随着出矿截止品位的增加,矿石量和回收量降低速度逐渐增加,放出废石量和贫化率降低速度逐渐减小;控制出矿截止品位可以改善放矿效果,降低矿石损失及贫化,矿山工作人员可以通过放出矿岩总量判断回采进路内矿石品位是否到达出矿截止品位.     

无底柱分段崩落法放矿规律的PFC~(2D)模拟仿真

利用基于颗粒流的离散元方法,对无底柱分段崩落法覆岩下放矿的崩落矿岩移动规律以及矿石损失贫化过程进行了数值仿真。以矿石回收率和废石混入率为检测指标,对比分析平面放矿和立面放矿2个不同的放矿方案的优劣。研究发现,在相同的放矿条件下,平面放矿方案比立面放矿方案更加合理。在同一放矿模型中,通过对比5种不同摩擦性质颗粒在立面放矿方案下的放出体形态,发现在结构参数和放矿方案既定的情况下,矿岩散体内摩擦角会影响放矿效果:颗粒间摩擦系数越大,放出椭球体的偏心率越大。     

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。     

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。     

端部放矿贫化损失的预测研究

放矿贫化损失指标的预测和控制方法是放矿理论研究的重要内容,现有的端部放矿理论仅研究了放出体正面废石混入贫化率的计算方法,无法实现生产实际放矿过程中,对多方废石混入贫化损失指标的预测和控制。为此,研究了端部放矿过程中多方废石混入贫化损失的形成机理。在现有放出体正面废石混入贫化率计算的基础上,提出了放出体顶部废石混入贫化损失指标的计算方法,放出体侧面废石混入及放出体多方废石混入贫化和损失指标的计算方法,建立了较完整的端部放矿贫化损失指标的预测计算体系。     

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。     

某矿山无底柱分段崩落法模拟实验的各分段废石混入特征

针对无底柱分段崩落法放矿损失贫化问题,采用三分段多进路放矿模型,研究了各分段废石的混入特征.研究发现:在第一分段下放矿,首先是分段内正面废石混入,随着放出矿岩质量的增加,每铲中废石混入量开始迅速增加,随后顶部废石开始混入;第二、三分段下每铲中废石混入量呈先快速增加、后缓慢增加趋势,由于出矿进路上方的上一分段脊部残留体矿...     

急倾斜中厚矿体矿石损失测定及其原因相似模拟分析

急倾斜中厚矿体条件下无底柱分段崩落法的矿山普遍存在矿石损失和贫化严重等突出问题。针对尖山矿区矿石损失贫化情况,运用相似模拟实验进行研究分析,研究表明,无底柱分段崩落法在放矿过程中放出体在矿石散体中所占体积很小,当矿体倾角不足时,下盘斜壁会大大缩短顶部废石在放矿过程中到达放出口的时间,当放出矿量不多时就有废石混入,从而造成了矿石贫化。     

毛公铁矿大结构参数无底柱分段崩落法多分段放矿实验

针对毛公铁矿生产中矿石回收率低、崩落矿石放出量少的问题,依据其采场结构参数,进行了1.6 m、1.8 m 2种崩矿步距条件下矿石回收、矿石残留体形态及其形成过程的物理相似模拟放矿实验。实验结果表明:首采分段放矿时,矿石回收率基本稳定在40%~50%;第2分段以后的放矿中,矿石回收率稳定在70%~90%,混岩率稳定在35%左右;上一分段脊部残留矿石将在下一分段逐渐回收;放矿过程中正面废石会较早混入放矿过程,造成矿石贫化;综合分析实验结果得出:1.8 m崩矿步距矿石回收率优于1.6 m。     

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。     

铲入深度对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

针对无底柱分段法采矿损失贫化大这一技术难题,采用大结构参数单漏斗放矿模型,研究了放矿过程中铲入深度对放出矿石量、矿石回收率及混岩率等指标的影响。结果表明:放矿端部正面废石会早于顶部废石侵入放矿过程;当铲入深度较小时,混岩率增加速率比较缓慢,放矿口会频繁出现结拱;随着铲入深度的增加,混岩率增加速率增大,且放矿口不易出现结拱;同时发现,放矿口矿岩的不均匀的流动是正面废石较早和大量侵入放矿过程的一个重要影响因素。     

放矿口尺寸对放矿效果的影响

无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法，在覆盖岩层下进行放矿，矿石损失贫化大、回收效果差的问题非常突出。为了解决这一问题，国内外的大量研究集中在放矿理论、结构参数、覆盖层形成和出矿工艺等方面。无底柱分段崩落法放矿中，放矿口尺寸的大小对放矿效果有着显著的影响，是造成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的因素。为了进一步研究放矿口高度和宽度对放出矿石量、废石混入的影响，采用单进路单分段 物理放矿模型，进行了12种不同放矿口尺寸的物理放矿实验。结果表明：适当扩大放矿口宽度或降低高度，会增加放出纯矿石量、提高矿石回收率、降低贫化率，且放矿口宽度小于5 m，高宽之比在0.7~1之间时，混入废石率较小。     

基于颗粒流方法的端部放矿力链特性研究

为加深对端部放矿矿岩颗粒流动机理的认识，采用颗粒离散方法，通过均匀分布的球形颗粒描述矿岩块构成，设计了具有矿岩散体细观性质的三维无底柱数值模型，进行了放出体流动特性细观分析。利用接触力学方法计算矿岩流动过程中颗粒间的接触力和力网分布特征，计算结果表明：①放矿过程中颗粒间接触力与平均接触力的比值f不受放矿的影响，肯峰值约等于1，在f>1时服从幂函数关系，f<1时呈负指数关系；②颗粒内长度L大于3个颗粒数的力链概率服从e指数关系，一次放矿中力链较长的概率略有降低，但在任意时刻，均随着力链长度的增加而迅速下降；③放矿的全过程中，f∈［1,2］时接触力随出矿次数的增加而线性下降，但f>2时接触力不受放矿影响。     

基于响应曲面法的崩落法采场结构参数优化

针对无底柱分段崩落法放矿过程中顶部、侧面和正面等各部位废石混入情况无法定量分析的问题,设计了一种原位替换法相似性物理模拟试验,得到了各部位废石混入量,找到了各部位废石混入关键点。 利用Design-Expert中Box-Behnken方法设计了15组试验,系统研究了分段高度、进路间距和崩矿步距之间交互作用对废石混入的影响,构建了以混岩率为响应值的二次响应面模型,运用响应面分析法得到了最优采场 结构参数,并对优化结果采用原位替换法进行了验证。结果表明：①采用矿山原结构参数分段高度、进路间距和崩矿步距分别为12 m、12 m和3 m进行原位替换法相似性物理模拟试验,当矿石回采率为80%时,正面废 石、两侧废石和顶部废石的混入率分别为16.7%、8.3%和2.5%,矿石总混岩率为27.5%;②对响应面模型进行分析,分段高度、进路间距和崩矿步距及其交互作用均对矿石混岩率有显著影响,回归模型拟合的相关系数 接近于1,方程的预测数据和实际数据之间具有一致性,优化后的分段高度、进路间距和崩矿步距分别为16.59 m、17.42 m和4.02 m;③矿石回采率为80%时,优化后的结构参数与原结构参数相比,正面和两侧废石混 入率分别降低3.6%和1.7%,顶部废石混入率增加0.7%,总混岩率降低4.6%,取得了较好的放矿效果。上述研究进一步表明：采用原位替换法对废石混入规律进行分析,并通过响应面法对结构参数进行优化的研究思路 具有一定的实用性和可操作性,对矿山采场结构参数优化具有一定的参考意义。     

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。     

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。     

无底柱分段崩落法低贫化放矿数值模拟

分析了无底柱分段崩落法现行截止品位放矿的缺点,提出了低贫化放矿管理方法。与前者相比,该方法的特点是以一个回采区域为统计目标,上部回采时有意识的预留矿石,最后在最低水平集中出矿,从而减少矿石贫化过程。该方法在确保总回收率不降低的条件下,可以显著减少矿石的贫化率。以某金矿为例,拟定了8种低贫化放矿方案,通过离散元数值模拟,以回贫差作为优劣指标,对各方案进行了比较,最终确定了上面两个分段采用20%的矿石贫化率放矿,底下分段采用0.5 g/t的截止品位出矿时,回采指标最优。