地下采矿课件第七章 崩落采矿法-崩落法放矿理论基础.ppt

地下采矿课件第七章_崩落采矿法-崩落法放矿理论基础崩落采矿法—崩落法放矿理论基础
主讲:北京矿山新技术研发中心
龚浩源
21 二月 2018
1
一、概述
1、放矿理论是随着崩落采矿法在地下矿山的大量使用而发展起来的。
由于崩落采矿法具有回采强度大、效率高以及成本低等优点,在地下矿山特别是大中型地下矿山中得到广泛使用。
但是,崩落采矿法的特点之一是依靠崩落围岩充填采空区、释放地压来达到管理地压的目的,采矿过程中崩落矿石与废石(崩落围岩)直接接触,形成了崩落采矿法的特殊性—覆岩下放矿。
很显然,覆岩下放矿,控制不好就会造成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指标。
正是因为放矿工作的好坏在很大程度上影响到崩落法的技术经济效果,放矿工作成为崩落采矿法各生产工序中最为重要和最为关键的工作之一,为此,国内外采矿界都对覆岩下放矿问题进行了长期深入而细致的研究。
21 二月 2018
2
世界上对崩落法放矿问题的研究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行了卓有成效的初期研究。对崩落法放矿问题最有成效的研究则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基础上提出的椭球体理论为代表。
椭球体理论的提出,标志着放矿理论研究开始形成较为完整的理论体系。由于椭球体理论是在大量实验的基础上建立并在生产实践中得到证实,对指导崩落法矿山的生产特别是放矿工作取得良好效果起到了积极作用,因而被广大采矿理论及实践工作者所接受。
虽然其后也有人提出过这样或那样的理论体系,但都因为固有的缺陷或是因为实用性太差而未被广泛接受。
长期以来,椭球体理论在崩落法放矿理论研究中一直占有主导地位。鉴于椭球体理论的实践性和实用性,我们对无底柱分段崩落法放矿的研究,仍然是以椭球体理论为基础进行的。
21 二月 2018
3
2、椭球体理论与单孔放矿时的矿岩移动规律
(1)椭球体放矿理论:
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形态上近似为一旋转椭球体,这一椭球体被称之为放出椭球体。
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态也近似为一旋转椭球体,称之为松动椭球体。
在松动范围内各水平层呈漏斗状凹下,称之为移动漏斗,已到达放矿口的移动漏斗称之为降落漏斗。
21 二月 2018
4
(2)单孔放矿时崩落矿岩的移动规律
放出体和松动范围在形态上近似旋转椭球体的论断已被大量的实验室研究和生产实践所证明,如图所示。
Qf——放出椭球体
Hf—放出椭球体高度
Hs—松动椭球体高度
Qs—松动椭球体
QL1—移动漏斗
QL2—降落漏斗
QL3—破裂漏斗
J—矿岩颗粒移动迹线
Qf—漏孔放出矿石量

图单孔放矿时崩落矿岩移动规律
21 二月 2018
5
3、经过抽象后的放出体的基本性质主要有以下三点:
(1)放出体的形状近似为一旋转椭球体
根据散体流动连续性特征可将放出体简化为完全椭球体,其体积计算式为:
π
Qf= —Hf3(1-ε2)
6
式中:
Qf—放出椭球体体积;
Hf—放出椭球体高度;
ε—放出椭球体偏心率。
放出椭球体偏心率ε是表征和影响放出椭球体形态的重要参数:
ε等于1时为柱体, ε为0时为圆球体;
ε大小主要受矿岩的松散性、湿度、漏口宽度以及块度组成状况等因素的影响,通常通过实验方法确定。图为实验室测定的放出椭球体偏心率变化曲线。
21 二月 2018
6
(2)放出体在放出过程中,其表面仍保持近似椭球体形态
在矿石的放出过程中,放出椭球体的表面仍保持近似的椭球体形态,称之为移动椭球体。随着矿石的放出,移动椭球体不断向上发展,体积不断增加,其表面的颗粒点被同时放出。椭球体的这个基本性质可用下图来说明。
图2-3 椭球体放出过程
(a)放出椭球体的缩小过程; (b)放出椭球体表面的移动过程
21 二月 2018
7
(3)移动椭球体表面上各颗粒点的高度相关系数(X/H)在放出椭球体移动过程中保持不变
即:
X0 X1 X2
高度相关系数= —= —= —……
H0 H1 H2
放出体的基本性质是椭球体理论的重要组成部分,崩落矿岩移动规律的表达式大都是根据放出体基本性质建立的,它同时也为放矿过程计算机数值模拟奠定了数学基础。
21 二月 2018
8
二、多孔放矿时的矿岩移动规律
1、概述;
多孔放矿时崩落矿岩移动规律仍然以椭球体理论为基础,但多孔放矿时相邻漏孔之间会产生相互影响,产生联合作用,矿岩颗粒的位移发生叠加。
由于矿岩界面的移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,在研究多漏孔放矿的矿岩移动规律时,矿岩界面的移动状况以及矿石残留体情况成为人们关注的重点。
多漏孔放矿时的矿岩界面移动及矿石残留体