一种无底柱分段崩落采矿的方法与流程

本发明涉及采矿技术的领域，具体而言，涉及一种无底柱分段崩落采矿的方法。

背景技术：

1、无底柱分段崩落采矿法是一种生产能力大、机械化程度高且生产作业十分安全的采矿方法，在世界各国应用十分广泛。我国地下铁矿中使用这种采矿方法的矿山占矿山总数的40％以上，有色金属矿山占60％以上而且还主要是大型有色矿山。因此积极开展无底柱分段崩落采矿法的理论和技术研究推动这种采矿方法向更高的科学技术层次进步，对提高我国采矿技术的整体水平具有十分重要的理论和现实意义。

2、矿井采区1120m中段以上采场主要采用小结构参数，分段高度12-13m，进路间距12m致使采切比过高，采矿成本居高不下，且生产能力相对较低，其次是无底柱分段崩落采矿法的贫化损失率较高致使矿石损失较大且出矿品质降低，增加分段高度是国内外无底柱分段崩落采矿法的发展方向。要真正发挥无底柱分段崩落采矿法高效率大规模采矿的特点，必须从增加分段高度入手，因为在无底柱分段崩落法的三维结构，分段高度、进路间距和崩矿步距中增加分段高度对降低掘进成本提高回采效率效果最明显。

3、但是增加分段高度与使用的凿岩设备密切相关，由于凿岩台车性能的限制，过去只能使用高端壁放矿无底柱分段崩落采矿法，这种方案靠增加凿岩分层来提高一次崩矿量，不可能减少掘进工程量，因此，并非真正意义上的高分段回采，正确选定无底柱分段崩落采矿法的结构参数，对于提高该采矿方法的生产效率、解决出矿效果极为重要，为此亟需一种无底柱分段崩落采矿的方法实现真正意义上的高分段回采。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无底柱分段崩落采矿的方法，其能够使千吨采掘比降低，崩矿孔径增大，进而可减少掘进工程量降低采矿成本，降低每吨采出矿石的工程投入；并且由于该结构加大了分段高度、进路间的间距，减少了对岩体的削弱破坏，进而增大了应力分布区域，从而简化了矿山采场地压管理。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、本申请实施例提供一种无底柱分段崩落采矿的方法，用于铁矿石开采，基于放出椭球体，通过增大分段高度h、进路间距b的方式来优化无底柱分段崩落采矿法的结构参数，使得千吨采掘比降低，崩矿孔径增大。

4、在本发明的一些实施例中，上述优化参数是以下述方法选取：

5、

6、式中：l为崩矿步距，纯矿石回收量为纯矿石放出体的总体积。

7、在本发明的一些实施例中，上述的纯矿石放出体为椭球体，根据传统的放矿理论：

8、

9、计算获得放出椭球体的横半轴c，以最大纯矿石放出体高度按2倍分段高选取作为放出体长半轴a，式中：b为放出体短半轴，ε放出体偏心率，根据工业试验或实验确定；

10、在本发明的一些实施例中，上述根据最大纯矿石放出体布置对进路间距b进行如下定义：

11、b＝2c+进路宽度(3)。

12、在本发明的一些实施例中，上述铁矿石在覆盖岩石下放出的基本原理上，崩落矿石的爆堆体积形态与纯矿石放出体形态相吻合，纯矿石放出体有两种最优排列方式，分别为高分段结构和大间距结构。

13、在本发明的一些实施例中，上述纯矿石放出体采用大间距结构，包括至少4个纯矿石放出椭球体，上下两个纯矿石放出椭球体相切，切点为e、几何中心分别为(c、d)，左右两个纯矿石放出椭球体分离，且几何中心分别为(a、b)，此时大间距结构的分段高为ce，椭球体垂直方向上的换算系数为a，则分段高度之值相当于a，大间距结构的进路间距为ab，椭球体水平方向的变换系数为b，则进路间距为分段高度与进路间距比为

14、

15、在本发明的一些实施例中，上述的大间距结构的排列方式的进路间距增加，按以下数学式计算：

16、

17、在本发明的一些实施例中，上述分段高度h为常数，处于凿岩台车的有效凿岩深度范围内，无底柱分段崩落法的分段高度h确定后，进路间距b根据矿石在覆盖岩石下放矿的移动规律确定。

18、在本发明的一些实施例中，上述放出椭球体的横半轴

19、式中：分段高a和放出体横剖面的偏心率εc均为已知参数。

20、在本发明的一些实施例中，上述根据传统的放矿理论进路间距的确定方法，将根据公式(6)带入公式(3)中获得b值，其中进路宽度为已知参数。

21、在本发明的一些实施例中，上述大间距结构的进路间距按下式计算：

22、

23、将公式(6)代入公式(7)中获得b值。

24、相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

25、1、本发明公开一种无底柱分段崩落采矿的方法，用于铁矿石开采，通过增大分段高度、进路间距的方式来优化无底柱分段崩落采矿法的结构参数，使得千吨采掘比降低，崩矿孔径增大，进而减少掘进工程量降低采矿成本，同时还减少了每吨采出矿石的工程投入，大大提高了作业效率。

26、2、由于该结构加大了分段高度、进路间的间距，减少了对岩体的削弱破坏，进而增大了应力分布区域，减少了应力集中程度，从而简化了矿山采场地压管理。

技术特征：

1.一种无底柱分段崩落采矿的方法，用于铁矿石开采，基于放出椭球体，其特征在于，通过增大分段高度h、进路间距b的方式来对无底柱分段崩落采矿法的结构参数进行优化，使得千吨采掘比降低；

2.根据权利要求1所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述的纯矿石放出体为椭球体，根据传统的放矿理论：

3.根据权利要求2所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，根据最大纯矿石放出体布置对进路间距b进行如下定义：

4.根据权利要求3所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述铁矿石在覆盖岩石下放出的基本原理上，崩落矿石的爆堆体积形态与纯矿石放出体形态相吻合，所述纯矿石放出体有两种最优排列方式，分别为高分段结构和大间距结构。

5.根据权利要求4所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述纯矿石放出体采用大间距结构，包括至少4个纯矿石放出椭球体，上下两个纯矿石放出椭球体相切，切点为e、几何中心分别为(c、d)，左右两个纯矿石放出椭球体分离，且几何中心分别为(a、b)，此时大间距结构的分段高为ce，椭球体垂直方向上的换算系数为a，则分段高度之值相当于a，大间距结构的进路间距为ab，椭球体水平方向的变换系数为b，则进路间距为分段高度与进路间距比为

6.根据权利要求5所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述的大间距结构的排列方式的进路间距增加，按以下数学式计算：

7.根据权利要求6所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述分段高度h为常数，处于凿岩台车的有效凿岩深度范围内，无底柱分段崩落法的分段高度h确定后，进路间距b根据矿石在覆盖岩石下放矿的移动规律确定。

8.根据权利要求7所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述放出椭球体的横半轴

9.根据权利要求8所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，根据传统的放矿理论进路间距的确定方法，将根据公式(6)带入公式(3)中获得b值，其中所述的进路宽度为已知参数。

10.根据权利要求8所述的无底柱分段崩落采矿的方法，其特征在于，所述大间距结构的进路间距按下式计算：

技术总结
本发明提出了一种无底柱分段崩落采矿的方法，用于铁矿石开采，基于放出椭球体，通过增大分段高度、进路间距的方式来优化无底柱分段崩落采矿法的结构参数，使得千吨采掘比降低；本发明公开一种无底柱分段崩落采矿的方法，可减少掘进工程量降低采矿成本，同时还减少了每吨采出矿石的工程投入，大大提高了作业效率；由于该结构加大了分段高度、进路间的间距，减少了对岩体的削弱破坏，进而增大了应力分布区域，减少了应力集中程度，从而简化了矿山采场地压管理。

技术研发人员：张春,赵明昌,刘明,许国峰,董黎光
受保护的技术使用者：内蒙古大中矿业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13