地下采矿第七章崩落采矿法崩落法放矿理论基础ppt课件

1、第七章 崩落采矿法崩落法放矿实际根底主讲教师：张志贵 一、概述一、概述 1、放矿实际是随着崩落采矿法在地下矿山的大量运用而、放矿实际是随着崩落采矿法在地下矿山的大量运用而开展起来的。开展起来的。 由于崩落采矿法具有回采强度大、效率高以及本钱低等优由于崩落采矿法具有回采强度大、效率高以及本钱低等优点，在地下矿山特别是大中型地下矿山中得到广泛运用。点，在地下矿山特别是大中型地下矿山中得到广泛运用。 但是，崩落采矿法的特点之一是依托崩落围岩充填采空区、但是，崩落采矿法的特点之一是依托崩落围岩充填采空区、释放地压来到达管理地压的目的，采矿过程中崩落矿石与释放地压来到达管理地压的目的，采矿过程中崩落矿石

2、与废石崩落围岩直接接触，构成了崩落采矿法的特殊废石崩落围岩直接接触，构成了崩落采矿法的特殊性性覆岩下放矿。覆岩下放矿。 很显然，覆岩下放矿，控制不好就会呵斥严重的矿石损失很显然，覆岩下放矿，控制不好就会呵斥严重的矿石损失和贫化问题，从而恶化采矿的各项技术经济目的。和贫化问题，从而恶化采矿的各项技术经济目的。 正是由于放矿任务的好坏在很大程度上影响到崩落法的技正是由于放矿任务的好坏在很大程度上影响到崩落法的技术经济效果，放矿任务成为崩落采矿法各消费工序中最为术经济效果，放矿任务成为崩落采矿法各消费工序中最为重要和最为关键的任务之一，为此，国内外采矿界都对覆重要和最为关键的任务之一，为此，国内外采

3、矿界都对覆岩下放矿问题进展了长期深化而细致的研讨。岩下放矿问题进展了长期深化而细致的研讨。世界上对崩落法放矿问题的研讨最早始于二十世纪四十年代的前苏联，两位采矿工程师塔尔塔柯夫斯基和米纳耶夫对崩落法放矿问题进展了卓有效果的初期研讨。对崩落法放矿问题最有效果的研讨那么是二十世纪五十年代由前苏联学者马拉霍夫在大量实验的根底上提出的椭球体实际为代表。椭球体实际的提出，标志着放矿实际研讨开场构成较为完好的实际体系。由于椭球体实际是在大量实验的根底上建立并在消费实际中得到证明，对指点崩落法矿山的消费特别是放矿任务获得良好效果起到了积极作用，因此被宽广采矿实际及实际任务者所接受。虽然其后也有人提出过这样或

4、那样的实际体系，但都由于固有的缺陷或是由于适用性太差而未被广泛接受。长期以来，椭球体实际在崩落法放矿实际研讨中不断占有主导位置。鉴于椭球体实际的实际性和适用性，我们对无底柱分段崩落法放矿的研讨，依然是以椭球体实际为根底进展的。 2、椭球体实际与单孔放矿时的矿岩挪动规、椭球体实际与单孔放矿时的矿岩挪动规律律 1椭球体放矿实际：椭球体放矿实际： 单孔放矿时，从漏孔或放矿口放出的矿石单孔放矿时，从漏孔或放矿口放出的矿石在原采场崩落矿岩堆中所占的空间位置在在原采场崩落矿岩堆中所占的空间位置在形状上近似为一旋转椭球体，这一椭球体形状上近似为一旋转椭球体，这一椭球体被称之为放出椭球体。被称之为放出椭球体。

5、 随着矿石的放出，在采场的崩落矿岩堆体随着矿石的放出，在采场的崩落矿岩堆体中相应产生松动范围的形状也近似为一旋中相应产生松动范围的形状也近似为一旋转椭球体，称之为松动椭球体。转椭球体，称之为松动椭球体。 在松动范围内各程度层呈漏斗状凹下，称在松动范围内各程度层呈漏斗状凹下，称之为挪动漏斗，已到达放矿口的挪动漏斗之为挪动漏斗，已到达放矿口的挪动漏斗称之为降落漏斗。称之为降落漏斗。(2)单孔放矿时崩落矿岩的挪动规律单孔放矿时崩落矿岩的挪动规律放出体和松动范围在形状上近似旋转椭球体的结论已被放出体和松动范围在形状上近似旋转椭球体的结论已被大量的实验室研讨和消费实际所证明大量的实验室研讨和消费实际所证

6、明,如下图。如下图。Qf放出椭球体放出椭球体 Hf放出椭球体高度放出椭球体高度 Hs松动椭球体高度松动椭球体高度Qs松动椭球体松动椭球体QL1挪动漏斗挪动漏斗QL2降落漏斗降落漏斗QL3破裂漏斗破裂漏斗J矿岩颗粒挪动迹线矿岩颗粒挪动迹线Qf漏孔放出矿石量漏孔放出矿石量 图图 单孔放矿时崩落矿岩挪动规律单孔放矿时崩落矿岩挪动规律 3、经过笼统后的放出体的根本性质主要有以下三点：、经过笼统后的放出体的根本性质主要有以下三点： 1放出体的外形近似为一旋转椭球体放出体的外形近似为一旋转椭球体 根据散体流动延续性特征可将放出体简化为完全椭球体，根据散体流动延续性特征可将放出体简化为完全椭球体，其体积计算

7、式为：其体积计算式为： Qf= Hf3(1-2) 6 式中：式中： Qf放出椭球体体积；放出椭球体体积； Hf放出椭球体高度；放出椭球体高度； 放出椭球体偏心率。放出椭球体偏心率。 放出椭球体偏心率放出椭球体偏心率是表征和影响放出椭球体形状的重要是表征和影响放出椭球体形状的重要参数：参数： 等于等于1时为柱体，时为柱体， 为为0时为圆球体；时为圆球体； 大小主要受矿岩的松散性、湿度、漏口宽度以及块度组大小主要受矿岩的松散性、湿度、漏口宽度以及块度组成情况等要素的影响，通常经过实验方法确定。图为实验成情况等要素的影响，通常经过实验方法确定。图为实验室测定的放出椭球体偏心率变化曲线。室测定的放出椭

8、球体偏心率变化曲线。2放出体在放出过程中，其外表仍坚持近似椭球体形状放出体在放出过程中，其外表仍坚持近似椭球体形状在矿石的放出过程中，放出椭球体的外表仍坚持近似的椭球在矿石的放出过程中，放出椭球体的外表仍坚持近似的椭球体形状，称之为挪动椭球体。随着矿石的放出，挪动椭球体形状，称之为挪动椭球体。随着矿石的放出，挪动椭球体不断向上开展，体积不断添加，其外表的颗粒点被同时体不断向上开展，体积不断添加，其外表的颗粒点被同时放出。椭球体的这个根本性质可用以下图来阐明。放出。椭球体的这个根本性质可用以下图来阐明。 图2-3 椭球体放出过程 a放出椭球体的减少过程； (b)放出椭球体外表的挪动过程 3挪动椭

9、球体外表上各颗粒点的高度相关系挪动椭球体外表上各颗粒点的高度相关系数数X/H在放出椭球体挪动过程中坚持不变在放出椭球体挪动过程中坚持不变 即：即： X0 X1 X2 高度相关系数高度相关系数= = = H0 H1 H2 放出体的根本性质是椭球体实际的重要组成部分，放出体的根本性质是椭球体实际的重要组成部分，崩落矿岩挪动规律的表达式大都是根据放出体根崩落矿岩挪动规律的表达式大都是根据放出体根本性质建立的，它同时也为放矿过程计算机数值本性质建立的，它同时也为放矿过程计算机数值模拟奠定了数学根底。模拟奠定了数学根底。 二、多孔放矿时的矿岩挪动规律二、多孔放矿时的矿岩挪动规律 1、概述、概述; 多孔放

10、矿时崩落矿岩挪动规律依然以椭球体实际多孔放矿时崩落矿岩挪动规律依然以椭球体实际为根底，但多孔放矿时相邻漏孔之间会产生相互为根底，但多孔放矿时相邻漏孔之间会产生相互影响，产生结协作用，矿岩颗粒的位移发生叠加。影响，产生结协作用，矿岩颗粒的位移发生叠加。 由于矿岩界面的挪动和矿石残留体的大小对放矿由于矿岩界面的挪动和矿石残留体的大小对放矿过程中矿石损失贫化的大小有显著影响，因此，过程中矿石损失贫化的大小有显著影响，因此，在研讨多漏孔放矿的矿岩挪动规律时，矿岩界面在研讨多漏孔放矿的矿岩挪动规律时，矿岩界面的挪动情况以及矿石残留体情况成为人们关注的的挪动情况以及矿石残留体情况成为人们关注的重点。重点。

11、 多漏孔放矿时的矿岩界面挪动及矿石残留体情况多漏孔放矿时的矿岩界面挪动及矿石残留体情况主要与漏孔采取的放矿方式放矿顺序有关，主要与漏孔采取的放矿方式放矿顺序有关，详细分为平面放矿、立面放矿和斜面放矿三种。详细分为平面放矿、立面放矿和斜面放矿三种。 2、平面放矿、平面放矿 亦称等量均匀放矿，也就是说，放矿时每个漏孔亦称等量均匀放矿，也就是说，放矿时每个漏孔按顺序或同时均匀放出等量的矿石。按顺序或同时均匀放出等量的矿石。 由于实行等量均匀放矿，放矿时相邻漏孔间的相由于实行等量均匀放矿，放矿时相邻漏孔间的相互影响根本一样，矿岩界面首先是近似平面状的互影响根本一样，矿岩界面首先是近似平面状的平缓下降，

12、当矿岩界面在下降到一定高度极限平缓下降，当矿岩界面在下降到一定高度极限高度后开场出现凹凸不平景象。随着矿石的不高度后开场出现凹凸不平景象。随着矿石的不断放出，矿岩界面的凹凸不平景象愈加明显，直断放出，矿岩界面的凹凸不平景象愈加明显，直至矿岩界面到达漏孔，在漏孔间构成最初也是最至矿岩界面到达漏孔，在漏孔间构成最初也是最大的脊部矿石残留体。大的脊部矿石残留体。 矿岩界面到达漏孔后的放矿成为贫化放矿，当漏矿岩界面到达漏孔后的放矿成为贫化放矿，当漏孔放出矿石档次到达截止档次时，放矿终了，矿孔放出矿石档次到达截止档次时，放矿终了，矿岩界面的形状以及矿石残留体的大小也就最后固岩界面的形状以及矿石残留体的大

13、小也就最后固定下来。平面放矿时矿岩界面的挪动及矿石残留定下来。平面放矿时矿岩界面的挪动及矿石残留体情况如下图。体情况如下图。 平面放矿的矿岩接触面最小，正常情况下放矿产平面放矿的矿岩接触面最小，正常情况下放矿产生的矿石损失贫化也是最小。因此，对于有条件生的矿石损失贫化也是最小。因此，对于有条件的崩落法放矿，都应尽能够采用平面放矿方式。的崩落法放矿，都应尽能够采用平面放矿方式。 图2-4 平面放矿时矿岩界挪动及矿石残留情况1、挪动矿岩界面；2、矿石残留体； No1No7、漏孔编号 3、立面放矿、立面放矿 亦称依次全量放矿，每个漏孔一次性地放亦称依次全量放矿，每个漏孔一次性地放出全部负担的漏孔矿量

14、。出全部负担的漏孔矿量。 立面放矿的矿岩界面在下降过程中出现凹立面放矿的矿岩界面在下降过程中出现凹凸不平景象早，矿岩接触面积大，因此产凸不平景象早，矿岩接触面积大，因此产生矿石贫化也大。生矿石贫化也大。 立面放矿通常用在相邻漏孔放矿没有影响立面放矿通常用在相邻漏孔放矿没有影响或影响不大、平面放矿的后期以及矿石只或影响不大、平面放矿的后期以及矿石只需一次回收时机等情况下。需一次回收时机等情况下。 立面放矿时矿岩界面挪动及矿石残留体情立面放矿时矿岩界面挪动及矿石残留体情况如以下图所示。况如以下图所示。 立面放矿的矿岩界面挪动及矿石残留体情况 3、斜面放矿、斜面放矿 这种放矿方式介于前面两种放矿方式

15、之间。这种放矿方式介于前面两种放矿方式之间。 采用这种放矿方式的主要目的时减少矿岩采用这种放矿方式的主要目的时减少矿岩接触面积，将程度与垂直的两个矿岩接触接触面积，将程度与垂直的两个矿岩接触面变为一个倾斜的接触面。面变为一个倾斜的接触面。 斜面放矿普通用于延续推进的崩落采矿法。斜面放矿普通用于延续推进的崩落采矿法。 斜面放矿的矿岩界面挪动及矿石残留体情斜面放矿的矿岩界面挪动及矿石残留体情况如下图。况如下图。 三、采场边境条件三、采场边境条件 采场的边境条件与矿岩挪动规律有着非常亲密的采场的边境条件与矿岩挪动规律有着非常亲密的关系；关系； 它直接影响到矿岩界面的挪动过程、矿石残留体它直接影响到矿

16、岩界面的挪动过程、矿石残留体的空间位置、形状和数量以及放出体的形状和空的空间位置、形状和数量以及放出体的形状和空间位置等，从而对矿石回收目的产生影响。间位置等，从而对矿石回收目的产生影响。 因此，采场边境条件与矿岩挪动过程成为放矿研因此，采场边境条件与矿岩挪动过程成为放矿研讨的重点之一。讨的重点之一。 采场边境条件的根本方式主要有无限边境、垂直采场边境条件的根本方式主要有无限边境、垂直边境和倾斜边境条件等三种边境条件。边境和倾斜边境条件等三种边境条件。 1、无限边境条件、无限边境条件 无限边境条件下放矿的根本特征是，放矿不受采无限边境条件下放矿的根本特征是，放矿不受采场边境的限制，放出体是完好

17、的。场边境的限制，放出体是完好的。 无限边境条件的矿岩挪动过程可用单孔放矿时的无限边境条件的矿岩挪动过程可用单孔放矿时的情况予以表述。情况予以表述。 2、垂直壁边境条件亦称半无限边境条件、垂直壁边境条件亦称半无限边境条件 在垂直壁边境条件下放矿，不仅矿岩的挪动要遭在垂直壁边境条件下放矿，不仅矿岩的挪动要遭到垂直壁的影响，放出体因受垂直边壁的限制而到垂直壁的影响，放出体因受垂直边壁的限制而发育不完全，其形状是不完好的。发育不完全，其形状是不完好的。 为分析研讨方便，普通可将垂直壁边境下的放出为分析研讨方便，普通可将垂直壁边境下的放出体视为椭球体的一部分，见图所示。体视为椭球体的一部分，见图所示。

18、 无底柱分段崩落法端部出矿就是比较典型的垂直无底柱分段崩落法端部出矿就是比较典型的垂直边境放矿。边境放矿。 垂直壁半无限边境条件放矿 3、倾斜壁边境条件复杂边境条件、倾斜壁边境条件复杂边境条件 在倾斜壁边境条件下放矿，放出体的形状在倾斜壁边境条件下放矿，放出体的形状发生变异，既不是完好的椭球体，也不是发生变异，既不是完好的椭球体，也不是椭球体的一部分。椭球体的一部分。 在这种条件下放矿，除了漏孔间的脊部矿在这种条件下放矿，除了漏孔间的脊部矿石残留外，还要产生相当数量的下盘矿石石残留外，还要产生相当数量的下盘矿石残留，见图所示。残留，见图所示。 4、放矿边境条件结语、放矿边境条件结语 对于无限边

19、境和垂直壁边境条件放矿，根据放出对于无限边境和垂直壁边境条件放矿，根据放出体为旋转椭球体或其一部分可以推导出崩落矿岩体为旋转椭球体或其一部分可以推导出崩落矿岩的挪动方程，以挪动方程为数学模型建立起的数的挪动方程，以挪动方程为数学模型建立起的数值模拟实际体系，可以展现崩落矿岩挪动过程并值模拟实际体系，可以展现崩落矿岩挪动过程并预测放矿过程矿石的损失和贫化目的。预测放矿过程矿石的损失和贫化目的。 但是，对于倾斜壁边境条件，由于放出体形状发但是，对于倾斜壁边境条件，由于放出体形状发生变异，迄今尚未建立一致的数学表达式，因此生变异，迄今尚未建立一致的数学表达式，因此难以建立挪动方程进展数值模拟。难以建

20、立挪动方程进展数值模拟。 倾斜壁条件下的放矿可以经过其它方式如计算机倾斜壁条件下的放矿可以经过其它方式如计算机随机模拟方式进展。随机模拟方式进展。 四、崩落法放矿过程中矿石损失与贫化的关系四、崩落法放矿过程中矿石损失与贫化的关系 1、概述、概述 普通来讲，崩落法覆岩下放矿矿石损失与贫化的普通来讲，崩落法覆岩下放矿矿石损失与贫化的关系可由以下图阐明关系可由以下图阐明 也就是说，在一定的崩落矿量下，添加放矿量，可以提高矿石回收率，降低矿石损失，但矿石贫化率岩石混入率也会随之添加；反之，假设减少放出矿量，那么会增大矿石损失，但可降低矿石的贫化程度。 换句话讲，崩落法覆岩下放矿时矿石损失与贫化之间存在

21、着一种此起彼伏的直接相关关系；国际上也普遍以为如此。见上图 但是，对于无底柱分段崩落法来讲，特别是矿体开采条件较好厚度大、倾角陡的情况， 我们的研讨阐明，现实并非如此。 2、无底柱分段崩落法放矿时矿石损失与贫、无底柱分段崩落法放矿时矿石损失与贫化的关系不同贫化程度的放矿方式化的关系不同贫化程度的放矿方式分段矿石回收率变化情况分段岩石混入率变化情况分段纯矿石回收率变化情况矿块纯矿石回收率变化无底柱分段崩落法矿石损失与贫化的关系曲线 结论： 分析上图可以得出以下几个非常重要和有价值的结论： 1不论是何种放矿方式，就总体来讲，其工业矿石回收率Qk/Q与视在矿石回收率Qc/Q间都呈近似线性关系，而不是通常以为的二次曲线关系；出矿贫化程度不同，直线有不同的斜率；贫化程度越高，斜率越小。 2从总体上讲，无底柱分段崩落法多分段放矿时，工业矿石回收率与出矿贫化程度以及贫化率岩石混入率都不存在明显的直接相关关系。 3出矿贫化程度一定时，放出矿石的贫化率岩石混入率在整个开采期间却没有太明显的变化，而且这些不太明显的变化主要是由于放矿时实践放矿截止点控制不一致呵斥； 4假设矿床地质档次没有