无底柱分段崩落法采场结构参数确定探讨
时间：2021-01-26 12:00:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 无底柱分段崩落法是我国地下矿山采矿方法的发展方向之一。通过放矿理论分析，大间距和高分段结构形式是放矿效果最优的两种形式，结合我国矿山设备现状，大间距结构形式是我国无底柱分段崩落法的发展方向。通过对无底柱分段崩落法采场结构参数影响因素的分析，指出了确定结构参数应综合考虑矿体赋存状态、矿山凿岩、出矿设备以及采场地压等因素的影响，以使结构参数最优化，确保矿山安全、高效生产。
Abstract： The non-pillar sublevel caving is a way of the underground mining methods in China"s underground mines. By the drawing theoretical analysis， there are the best results in the form of drawing， which are the high sublevel form and the large space form. On the base of China"s mining equipment status， the large space parameter form is the orientation of non-pillar caving development. By the analysis of the structure parameters" impact， determining the structure parameters， some factors must be considered， such as the formation of orebody， the rock-drilling equipment and digging equipment，and ground pressure， etc.， which may make the structure parameters become optimization and ensure the mine safe and efficient production.
关键词： 大间距；无底柱分段崩落法；采场地压；放矿理论
Key words： large spacing；non-pillar sublevel caving；ground pressure；drawing theory
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0324-03
0 引言
20世纪60世纪初，我国从瑞典引进了无底柱分段崩落法，目前，80%以上的铁矿石都是用无底柱分段崩落法开采出来的，采用此法开采有色金属矿也占了很大的比重。此外，一些矿山采用露天-地下联合开采的方式以适应大中型露天矿山转为地下开采以及实现快速开采的需要。在这些矿山中，采用无底柱分段崩落法进行开采占了很大比重。该采矿方法的核心内容之一就是确定采场结构的参数，要想获得良好的开采效果，必须具备合理的采场结构参数。
1 无底柱分段崩落法采场结构参数的演变
从20世纪80年代起，国外就开始加大了该采矿法先进技术矿山的结构参数应用，如：瑞典基鲁纳铁矿的分段高度×进路间距由10m×10m→12m×11m→12m×16.5m→20m×22.5m→27m×25m，直到目前的30m×30m。采用全液压凿岩台车和重型液压凿岩机，出矿采用斗容大铲运机（6m3铲运机）。自从采用大参数和综合技术措施以后，不仅大幅度的减少了采准工程量并提高了采矿强度，更有效的降低了采矿成本，具有十分显著的经济效益。
上个世纪60年代以来，引进了该采矿法，其结构参数经过数十年的发展，已经由起初的10m×10m逐步加大到目前国内采用的最大参数20m×20m。如：北铭河铁矿已经加大到了15m×18m、梅山铁矿为15m×20m、程潮铁矿在深部开采采用17.5m×15m、大红山铁矿设计采用20m×20m等。
目前，无底柱分段崩落法主要向大型结构参数发展，即高分段、大间距、大放框布局、大型巷道断面以及大孔径深孔和采用大型采矿设备等。而提高矿山劳动生产力、降低采矿成本以及提高矿山的整体经济效益是其最根本目的[1]。
2 结构参数的确定
在覆岩下放矿的过程中，当崩落矿岩爆破堆体形态与放出体形态具有较高的吻合度时，得到的技术经济指标就会比较好，二者的吻合程度不仅是采矿结构参数的优化问题，也是放矿学的核心问题[2]。传统的放矿理论由于着重研究单个放出体形态，而忽视了各放出体之间的互相影响，从而导致空间排列的放出体有重叠的部分而违背了纯矿石放出体相切的基本原则。出矿石放出体的具体空间排列如图1，2所示，排列形式主要为高分段和大间距。
所谓高分段结构指多个椭球体的平面空间排列中，椭球体五点相切，其分段高度H与进路间距L之比为：
H/L=■×■ （1）
式中：a——放出体长半轴长；b——放出体短半轴长。
当分段高度H与进路间距L之比为：
H/L=■×■ （2）
该结构参数形式即为大间距结构形式。大间距作为一种新的结构形式，其中“大”字的含义是椭球体无量纲化的间距比分段大。无论间距尺寸和分段高具体尺寸为多少，凡是符合上述这种形式的即为大间距结构[3]。
当放出椭球体长半轴a即分段高度小于25m左右时，H/L值小于1，分段高度则小于大间距结构参数中的进路间距，则理论上和实际上的大间距完全一致；当放出椭球体长半轴a大于25m时，H/L值大于1，理论上的大间距在实际表现中，分段高度大于进路间距。我国目前采用的分段高度离25m还很远，基本属于小型的，大间距参数的理论意义和实际形式能高度统一。这两种排列方式在理论上都是最优的，根据高分段公式H/L=■×■计算，保持15m的进路间距才能达到30m以上分段高度取得的大间距效果；大间距公式H/L=■×■表明，分段高度保持15m不变，进路间距增至18～20m即可。
