無底柱分段崩落法

東北大學(xué)采礦學(xué)館

2007-8-1無底柱分段崩落法及井下安全孫豁然1崩落采礦法概述崩落采礦法概述1崩落采礦法概述1崩落采礦法概述1崩落采礦法概述12有底柱分段崩落采礦法有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法23無底柱分段崩落法無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3 （一）無底柱分段崩落法典型方案無底柱分段崩落法3高無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3高無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3采無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法3無底柱分段崩落法34大間距理論（數(shù)學(xué)模型）大間距采礦理論是國家“十五”攻關(guān)項目：大間距集中化無底柱采礦新工藝研究的理論基礎(chǔ)和核心。它指出了傳統(tǒng)無底柱分段崩落法放礦理論的不足，提出了新的放礦理論，并由此推導(dǎo)出大間距無底柱分段崩落法數(shù)學(xué)模型，從而奠定了大間距無底柱分段崩落法的基礎(chǔ)，這種新采礦方法將使我國無底柱分段崩落法在結(jié)構(gòu)參數(shù)、裝備、工藝技術(shù)上發(fā)生重大變革，并將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國家科技部在“十五”科技攻關(guān)中期評審中與會專家認(rèn)為：大間距理論和大間距數(shù)學(xué)模型屬于原始創(chuàng)新。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4

1.傳統(tǒng)放礦理論基本點傳統(tǒng)放礦理論的要點如下：

1）無底柱分段崩落法的放礦是在復(fù)巖下進(jìn)行的，崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)與放出體形態(tài)吻合程度程度越高，所得到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越好。

2）崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)取決于無底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)，即分段高度、進(jìn)路間距、崩礦步距三度尺寸。

3）放出體形態(tài)為橢球體，一般情況下其長半軸a與橫半軸b之比為2.5--3。

4）在無底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇時，分段高度應(yīng)≥進(jìn)路間距。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4

2.傳統(tǒng)理論在教科書和設(shè)計手冊中的反映傳統(tǒng)理論的第一點是一切放礦研究的基礎(chǔ)，而第二、三點是對爆破堆積體形態(tài)和放出體形態(tài)的描述，但在確定結(jié)構(gòu)參數(shù)時，由于受當(dāng)時總體水平的影響，得出了分段高度應(yīng)≥進(jìn)路間距的第四點。并且把它作為精典，寫進(jìn)了教科書、設(shè)計手冊，如：高校教科書金屬礦山地下開采、采礦設(shè)計手冊、采礦手冊中都有回采進(jìn)路間距一般等于或稍小于分段高度的說法，甚至還規(guī)定了進(jìn)路間距與分段高度有如下的關(guān)系：D＝（0.8--1）H。由于這些法規(guī)和著作影響了人們的思想，使我國無底柱分段崩落法的結(jié)構(gòu)參數(shù)，一直停留在分段高度為10--12米、進(jìn)路間距一般8--10米。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4

2.大間距無底柱分段崩落法數(shù)學(xué)模型

眾所周知，無底柱分段崩落法的放礦是在復(fù)巖下進(jìn)行的，當(dāng)崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)與放出體形態(tài)吻合程度高時，就會得到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這兩者的吻合程度問題，其實質(zhì)就是采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化問題，也是放礦學(xué)研究的核心問題。

2.1傳統(tǒng)理論研究的方法及不足

在這一點上傳統(tǒng)的放礦理論存在著誤區(qū)，傳統(tǒng)的研究沒有注意到各放出體之間的相互影響，而是著重研究單個放出體。由于工業(yè)放出體長軸約為橫軸的2.5--3.0倍，因此認(rèn)為一個回采單元的幾何尺寸應(yīng)為2.5--3.0單位×1.0單位，根據(jù)礦石的爆破堆積體形態(tài)應(yīng)盡可能地與放出體體形相吻合的原則，把四個巷道布置在它的四邊即菱形布局，形成如圖1的格局。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4由于在長軸方向上分為二個分段，則分段高與進(jìn)路間距之比值為：H/L=1.3--1.5，上述就是傳統(tǒng)放礦理論要求分段高大于進(jìn)路間距的來由。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4上述的說法看似合情合理，但是問題遠(yuǎn)沒有這樣簡單，關(guān)鍵在于兩者的吻合程度上。單個放出體與回采單元的吻合程度如圖1時已到最佳狀況，這就是教科書、設(shè)計手冊所規(guī)定的分段高度大于進(jìn)路間距的理論基礎(chǔ)，但是如果把這種單個放出體布局在空間進(jìn)行排列，馬上會發(fā)現(xiàn)間題，因為此時純礦石放出體發(fā)生重疊，違背了純礦石放出體相切的基本原則，這正是傳統(tǒng)放礦理論所沒有考慮到的問題。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4

2.2大間距空間排列理論（平面模型）

我們跳出了單個放出體的框架，研究了各放出體之間空間排列問題，而所用的基本原則沒有變。還是采用崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)應(yīng)盡可能地與放出體體形相吻合，這一基本準(zhǔn)則在具體操作上不太好掌握，如把它等價地轉(zhuǎn)換成。純礦石放出體互相相切的結(jié)構(gòu)參數(shù)為最優(yōu)。的原則，就很直觀，而且可操作性也好，只要分析簡單的幾何關(guān)系之后，即可得出較為簡明的計算公式。我們的研究指出結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的實質(zhì)就是放出體空間排列的優(yōu)化問題，密實度最大者為優(yōu)。根據(jù)這一基本點出發(fā)，有兩種最優(yōu)排列，一種為高分段結(jié)構(gòu)，一種為大間距結(jié)構(gòu)，如圖2、3所示。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4專題一、大間距理論（數(shù)學(xué)模型）

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4專題一、大間距理論（數(shù)學(xué)模型）

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4大間距理論（數(shù)學(xué)模型）43采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法

2.3大間距數(shù)學(xué)模型的另一種推算方法東北大學(xué)劉興國教授推導(dǎo)的大間距數(shù)學(xué)模型公式過程為：梅山鐵礦提出根據(jù)純礦石放出體相切條件確定進(jìn)路間距。純礦石放出體相切時的排列如圖6（a）所示，進(jìn)路間距確定方法如圖6（b）所示，根據(jù)圖6（b）求得切點位置（x，y）后，便可得出進(jìn)路間距。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4二、無底柱分段崩落法大間距理論（數(shù)學(xué)模型）43采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法

2.3放出體空間排列理論的要點如下

1）無底柱分段崩落法的放礦是在復(fù)巖下進(jìn)行的，崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)與放出體形態(tài)吻合程度程度越高，所得到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越好。2）崩落礦石的爆破堆積體形態(tài)取決于無底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)，即分段高度、進(jìn)路間距、崩礦步距三度尺寸。3）放出體形態(tài)為橢球體，一般情況下其長半軸a與橫半軸b之比為2.5--3。上述三點與傳統(tǒng)的放礦理論完全一致，區(qū)別在于下面幾點。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）44）在無底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化問題的實質(zhì)就是放出體的空間排列問題。排列密度最大的為最優(yōu)。5）根據(jù)放出體空間排列原則可得到兩種同為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，大間距結(jié)構(gòu)和高分段結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，大間距比高分段具有更強的可操作性.6）在無底柱分段崩落法中，增加進(jìn)路間距不一定是大間距、同樣加大分段高度也不一定是高分段，其關(guān)鍵是看放出體的空間排列形式。7）大間距結(jié)構(gòu)參數(shù)中，分段高度與進(jìn)路間距之比是為變量。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）43采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無（低）貧化放礦的無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無（低）貧化放礦的無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法二、無底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無（低）貧化放礦的無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無底柱分段崩落法