自然崩落法的岩石力学工作与矿石崩落块度
略论阶段自然崩落法应用中的几个问题_俞明亮
R
,
根据 对岩 体 崩落 的 理 论 分 析 可 知
拉底空
。
伺 的平 面形状 与 引起 矿 岩崩 落 的 应 力 有 关 系
, 。
Q D 岩 石 质 量指 标是 一 种 修 正 了 的 岩 芯
.
在 矿块 需 要 崩 落 而 呈 正 方 形 的 矿 块 不 发 生 崩落
采 取 率 ( 多 ) 是 由 D U 迪 尔 提 出的 它 定 义 为
拐 角 处 的 压 应 力 作用
引 起 崩落
。
其 数 值 比 拉 应 力 要 大许
,
当 其 压 应 力 超 过 矿 岩 的抗 压 强度 时
,
也能
。
有 时 这 两 种 应 力 作 用 同 时 存在
,
从
促进 崩 落 作业 的继 续
导崩 落
1
.
,
需 要 采用 人 工 的方 法诱
:
,
矿 岩 崩落 的 效 应 来 看
,
崩 落 应 力 也 随 之 增加
, ,
国 外 阶段 自然 崩 落
x
法 矿 块 的 尺寸 一 般 变 化 在 1 8 ~ 拐
,
27 ~ 75
m
0 多 以 上表示 岩 性较 好 很难 造 成 崩 落 ; R Q D 7 值 愈 接 近 1 0 0 多 则 岩性极 好 愈 不 易崩 落
。
的 范围 但 也有 比 这 尺 寸 更 大 的 如 菲 律 宾的 宿
, , 。
整块 塌 落 下 来 像 活 塞 一 样 会 产 生 气 流 的 冲击 严 重破 坏 巷 道 系 统
.
但 均 未 取 得 系 统 的 经验 和 试 验 资 料
第六章 崩落采矿法
第六章 崩落采矿法
3、 放矿制度： 等量间时放矿；依次全量放矿。
通风：自然通风；抽出式（局扇）；压入 式（局扇）。
第六章 崩落采矿法
看图思考： 1. 分段回采时有没有水平切割槽？ 2. 第二三分段的底部结构未画出为何？ 3. 分段巷道起何作用。布置在溜井那侧 好？ 4. 矿块内的几条巷道如何掘出？ 5. 最上分段的一小段顶柱起何作用？
第六章 崩落采矿法
三、采准切割工作： 数量：一条切割平巷，一条切割上山，若 干个矿石溜子，若干联络巷，通风安全出 口，设备材料人员等。 布置：溜子和联络巷之间距离通常取5~6 米和6~12米。
第六章 崩落采矿法
四、回采工作： 1、 落矿：浅眼爆破落矿；机械力量落矿（风镐、 切割机、切煤机） 2、 搬运： 3、 地压管理：1）工作面支护：木支护，金属 支护，液压支护；排距1~2米，间距1米左右， 工艺；作用：保证工作面安全； 2）初次放顶：空区跨度通常大于最大 悬顶距（6~20米） 3）经常放顶 4、 通风：
第六章 崩落采矿法
思考题： 1、 如何准确的说Vs和Vf哪个大？ 2、 如何理解图 3、 依次全量放矿的矿石损失为何比等量 同时放矿大？ 4、 两放矿口放等量矿石，一个放的块大
第六章 崩落采矿法
为减少损失贫化，根据上边放矿理论在崩 落法采矿时应注意以下几点： 1、块度：矿石的块度要适当，不可太小 也不可太大，覆盖废石的块度应大于矿石 的块度。
第六章 崩落采矿法
三、无底柱分段崩落法
1、构成要素： 矿块通常沿走向布置
第六章 崩落采矿法
矿块长度： 因无矿房和间柱，矿块之间没有明显界限 通常以放矿溜井控制的长度作为矿块的长度， 这个长度等于溜井之间的距离。主要由搬运设 备的有效运输距离和溜井的放矿条件决定，由 于各种搬运设备的有效搬运距离相差很大，矿 块长度的变化范围也很大，在生产实践中常在 50~200米范围内。
6第六章崩落采矿法
6第六章崩落采矿法述一、落崩矿法的概念采第章崩六落采崩落矿采矿―法以―崩落岩围来实现地管压的采矿理方法。
在即落矿崩石的同时强或自制然落崩围岩，充填空采区，用以制控管理和地压。
1二、落崩采法特矿(1) 崩点法不再落矿把块划为分房矿矿和，柱而以整个矿是块为作个一回采元，单按定一回的采序，连续顺进单步行骤回采，块矿产生力能大、效率高。
( 2 在回采过程)中，岩围自要或强然崩落制矿，石是在盖岩石覆直接的触下接矿，放矿石故损，失贫大(化石矿失损率贫化率和分别比其他采矿法大5%~方l0)%。
对矿进放科行管学理。
3() 落法崩的开采在是个一阶内从段而上下行的进。
与场空采矿法同。
不允覆岩许坏破地和塌陷是使用该表法的本条基件。
2三崩、采矿法落类崩分落采法矿三大类采矿是法中应方用为广最泛的类采矿一法方在。
我国黑色有色、化、、建材和工核工矿山业都中有应用其中，,以在地铁下的应矿最用广泛，为90占%上。
以在落采崩法矿的种典各型方中：单法层长式壁落法崩要用于建主材矿，开采山粘矿土；床底有柱段分崩法落主要用有于金属矿山色，采铜开矿床；无底分柱段崩落法主用于要色黑金矿属山开，采矿铁床；阶段崩落在法国用得不我，多于有见金属矿山色和建材山;崩矿落采法的矿上述应用情况要是主矿床地质由条决件定。
例的，如土矿粘床为多积沉状矿层，床倾角平缓，厚不度，大顶稳固性差，板合适用单层长于式壁崩落开采。
法管尽崩采落矿地法(矿压压)理管方与法全部落采煤垮相法同，但除层长壁式单落崩法以，它们的采场外(块)矿结构却全完同。
不这是由煤非矿的矿体床存特征和赋岩矿理力学物性决定质。
的本章主介要绍落采矿崩法目中较常用的前典方型：法() 1层单(壁长式崩落)矿法采(2;)有底柱段分崩落采矿法(3; 无)底柱分段崩采矿法落；(4 阶段崩落采矿);法5第二节单层落崩矿法采单层壁长式落法用于开崩顶板不稳固采缓的斜倾层状薄矿体，典型方案下如所示。
基图本特是征将：阶划段为矿块分，阶段倾沿斜全长布置作面工，沿向推进，走一次全采厚，工随面作推，有计进地回划放顶，崩柱落顶充填板空采。
自然崩落法原理-概述说明以及解释
自然崩落法原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述是文章引言的一部分，旨在简要介绍自然崩落法的概念和重要性。
自然崩落法是一种可靠的科学原理，用于描述物体自然地倒塌或分解的过程。
它是大自然中普遍存在的现象，影响着地质、环境和生态系统等方面的演变。
自然崩落法基于一个重要的理论前提，即物体在存在一定压力、负荷或其他外力作用下，会逐渐失去平衡，并最终坍塌或崩溃。
这一原理在自然界中随处可见，从岩石崩落到树木倒下，都可以看做是自然崩落法的具体体现。
通过研究自然崩落法的原理和规律，我们可以更好地了解并预测自然界中的各种变化和现象。
自然崩落法在科学研究、工程设计和环境管理等领域具有重要的应用价值。
在科学研究方面，了解自然崩落法可以帮助我们更好地解释和理解地球的演化过程。
在工程设计方面，了解物体倒塌的原理可以帮助我们设计更稳定和安全的建筑和结构。
在环境管理方面，了解自然崩落法可以帮助我们对地质灾害、土壤侵蚀和生态系统的恢复等问题做出更有效的解决方案。
本文将重点介绍自然崩落法的定义和原理，以及其在不同领域的应用。
通过深入探讨自然崩落法的内涵和外延，我们可以更好地理解自然界中的各种现象和变化，为人类的科学研究和实践提供有益的指导和借鉴。
同时，我们也可以展望自然崩落法未来的发展前景，探讨其可能的应用扩展和改进方向，以推动相关领域的创新发展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照如下结构对自然崩落法进行探讨：1.2.1 自然崩落法的定义和原理首先，我们将对自然崩落法进行定义和阐述其原理。
通过对其定义的解释，我们可以理解自然崩落法是如何应对自然界中复杂系统的变化和演化过程的。
同时，我们将深入探讨自然崩落法的原理，包括其中涉及的基本假设、适用范围以及关键理论。
1.2.2 自然崩落法的应用领域在本部分中，我们将介绍自然崩落法在各个领域中的应用。
自然崩落法在生态学、经济学、社会学和管理学等多个学科领域均具有一定的应用价值。
自然崩落采矿法研究及应用
自然崩落采矿法研究及应用自然崩落采矿法，也称矿块崩落法。
该采矿方法的矿岩体在拉底空间上，依靠自身重力、次生构造应力作用，在其软弱结构面的基础上产生崩落，并进一步发展失稳，通过底部结构出矿使上部的矿岩持续崩落，直至上一个阶段或崩透地表。
该方法节省了大量的凿岩爆破工作与费用，特别适合低品位厚大矿床开采，是一种成本低、效率高、安全性好的地下大规模采矿方法。
该方法要求矿岩体可崩性和崩落块度较好，且要求地表允许崩落，适用条件较为严苛，但由于生产能力大，开采成本低，该方法在国外得到广泛应用，在国内正处于推广应用阶段。
1自然崩落采矿法研究现状及发展趋势1.1 放矿理论放矿理论主要研究放矿过程中崩落矿岩散体移动规律，包括散体移动概率密度场与移动速度、散体移动迹线、放出体形态与方程、放矿漏斗、散体位置变换与放出量及达孔量关系等。
前苏联学者在放矿理论方面做了初步研究，建立了椭球体放矿理论，并用放矿理论说明和解决了一些矿山生产实际问题，并由该理论推导出了降落漏斗方程，运用该理论确定崩落采矿法合理结构参数和降低矿石损失贫化。
但是，该理论在实际应用方面存在不足，主要表现在未能很好地说明倾斜矿体和薄矿体放矿、端部放矿和导流放矿，此外该理论也未能很好解释漏斗间相互影响和干涉的现象。
随机介质理论首先由波兰学者Litwiniszyn J引入岩层移动领域。
该理论应用统计学和概率论的方法，将松散介质的运动视为随机过程，将散体抽象为随机移动的连续介质，建立了移动漏斗深度函数微分方程，对矿区地表沉陷预计和崩落散体研究产生了较大影响。
我国的放矿研究起步较晚，始于20世纪70年代，但此后国内学者进行了大量的研究，形成了椭球体放矿理论、类椭球体理论、随机介质放矿理论及倒水滴理论，使得我国放矿理论研究整体处于世界领先水平。
其中椭球体放矿理论建立的时间最早、影响最大。
该放矿理论认为放出体、移动体和松动体的形态均为椭球体。
刘兴国教授研究了端部放矿的放出体、残留体形态及矿岩界面的移动过程，认为放出体为近似椭球体，并建立了放出体方程、矿岩颗粒移动方程和移动迹线方程；此外他认为变化的放矿椭球体偏心率将导致移动迹线与椭球面过渡理论的矛盾，由此建立了等偏心率放矿理论，但该理论的等偏心率假设有悖于放矿实际情况。
5 矿岩自然崩落模拟技术研究
五、矿岩自然崩落模拟技术研究5.1 矿岩崩落研究的技术路线自然崩落法是一种利用地压进行采矿的方法，在拉底与削帮工程完成后，矿岩中会产生相应的次生应力场，岩体在次生应力场的作用下发生破坏直至崩落，这是人们普遍认可的矿岩自然崩落的机理。
但是，对于不同的岩体，在次生应力场的作用下，其破坏方式一般都不相同。
对于坚硬脆性岩体，崩落可能是由于岩体的脆性断裂；而对于软弱复杂岩体，矿岩的破坏可能会以大变形的方式导致崩落产生。
我们知道，岩体的破坏与时间关系最为密切的因素是岩石的流变性质和岩石中微裂隙的亚临界扩展速率。
岩石的流变性主要表现在蠕变和松弛两方面。
所谓蠕变是指在应力不变的情况下，变形随时间的持续而逐渐增长的现象。
松弛是指在变形保持不变的情况下，应力随时间的持续而逐渐减小的现象。
特别是蠕变现象在一些蠕变效应比较明显的岩石中更为常见。
在这些岩石中，岩体工程的毁坏，往往不是因为围岩的强度不够，而是由于蠕变而产生过大的变形，致使岩体工程发生毁坏。
因此，对这类岩石中的岩体工程进行设计时，必须考虑蠕变的影响。
故很有必要研究岩石的蠕变特性。
另一方面，岩石作为一种脆性材料，其中含育大量的微观裂隙，当裂隙尖端的强度因子接近岩石的断裂韧性时，裂纹发生亚临界扩展，经过一定的时间后，裂纹就会发生高速扩展从而导致断裂破坏。
研究表明，裂纹从发生亚临界扩展开始到高速扩展所需的时间是一个与作用在裂纹上的应力有关的量。
对于脆性岩体，崩落速率的研究就可以从考虑裂隙的扩展与时间的关系入手，但对于金川软弱岩体，裂隙脆性断裂的可能性不大，与破坏有关的时间因素则主要是由岩体的流变性所决定，因此，我们可以通过取样进行流变试验和断裂力学试验来确定金川三矿区岩石力学基本参数。
在此基础上，确定从流变的角度来预测崩落速率或是采用岩石的亚临界扩展速率作为判断条件来预测崩落速率。
研究自然崩落法的崩落规律一般通过这样两种方法进行，一是采用做相似材料模拟试验的方法来直观地认识崩落的规律，二是采用数值分析的方法来模拟自然崩落的规律。
自然崩落采矿法创新技术设计及应用
自然崩落采矿法创新技术设计及应用摘要：自然崩落法是一种特殊的大规模采矿方法，具有较高技术含量和广阔的应用前景；本文对自然崩落法进行综合评述，介绍了自然崩落法特点、研究现状、发展趋势及应用现状；放矿过程考虑出矿品位均衡，使用数据库管理及系统集成，实现放矿可视化、信息化、智能化是自然崩落法的发展趋势。
本文为自然崩落法的进一步推广应用提供较好的借鉴。
关键词：自然崩落采矿法；设计；应用1自然崩落法采矿的原理自然崩落法含有较高的技术含量，它对矿岩有着很高的物理性要求，在应用的时候，有很严格的开采技术条件，要有很高的管理水平做保障，如果要确定使用这种方式，需要承担比其他种类方式更大的风险。
这种方式的基本原理为，在比较容易自然崩落的矿体里面，运用矿体自身的低强度特征以及带有的节理裂缝分布特点，在矿体的底部位置要做固定范围的拉底，并形成矿石冒落自由面，还要铺设深孔割帮，将矿块和周围的矿石及岩石的联系诱导等工程进行削弱。
会对矿体内应力分布的形态做出一定改变，让矿石按照要求出现破坏和失去稳定性，以及依靠矿体重力场，自然崩落出适合的矿石块度，从而完成最终落矿。
自然崩落法完成自然崩落的前提条件是拉底工作的进行，对矿体崩落有很大的影响。
拉底指的是出矿工程上端，岩石整体的下端，通过人工爆破出现有效空间，在这部分空间的水平连续面积很大时，导致岩体出现崩落情况的系统工程。
矿块在进行大范围拉底之后，对矿体里面的矿体应力平衡有一定破坏，造成应力再次分布，一定会形成新的自然平衡拱，拱里面的矿石因为受到重力的影响而产生周期性的脱落。
2自然崩落法采矿主要存在的问题在以前的矿体开采中，只有比较容易崩落及破碎的矿体会涉及到自然崩落法进行开采，因为能够对矿体的破碎块度及可崩性做出更准确的评价，铲运机比较容易得到，对放矿控制过程的规律有着进一步了解，拥有合适的二次凿岩爆破设备，并获得更加可靠的成本数据，让天然块度较大的稳固矿体，运用低成本的自然崩落法进行开采。
自然崩落法采矿中对于岩石力学的运用分析
自然崩落法采矿中对于岩石力学的运用分析
自然崩落法采矿技术需要精确的应用岩石力学来确定对矿石的采取方式，以保
证采矿的安全和有效性。
首先，在自然崩落法采矿前，需要进行岩石力学计算，确定岩层的强度，求出爆破前和爆破后岩层的稳定状态，以准确检验爆破回采程序中可能出现的危险。
例如，在采矿开发中，爆破房是关键要把握，首先应采用合适的加荷方法把岩体荷载到保持确定的强度上，确定空间受力状态，然后计算出安全的爆破力度，以在确定的条件下，使岩层不致断裂，从而保证采矿的安全。
其次，在完成爆破作业后，还需要布先进的测爆点技术和装备，对爆破作业做出实时评价，确定爆裂状态是否符合计划，提前预警出现可能的危险，以保证安全回采程序的运行。
最后，在自然崩落法采矿中，还要采取适当的后储备措施，根据运行中出现的安全及质量问题，决定随后的回采措施，从而最大限度的保证安全和矿山的有效采矿。
综上所述，对于自然崩落法采矿而言，精确的运用岩石力学分析则极具重要性。
科学精准的进行岩石力学计算，确定爆破作业和采矿回采过程中安全的参数，采取有效的质量控制和后储备措施是非常必要的，可以有效的预防和极大的保障安全稳定高效的采矿过程。
论铜矿峪矿自然崩落法拉底_崩落_出矿之关系_常晋元
常晋元 教授级高级工程师 山西垣曲 043700
间顶部岩石内形成较大幅度和范围的拉应 响 , 此外 对底部结 构的稳定 性也有重 要作
力集中区 , 在拉底空间端部形成高剪应力集 用 。
中区 。室内电算模拟表明 :因形成正方形的
相似材料模拟和电算模拟过程表明 , 矿
拉底空间上方拉应力集中区分部均匀 , 应力 岩在拉底割帮后产生的自然崩落是一个动
增幅不大 , 崩落拱比较稳定 , 不利于崩落的 态过程 , 矿岩的崩落表现为阵发性和不严格
自然崩落法是在可崩性适宜的矿床中 , 通过人工透导 , 促使采场矿岩在次生应力场 作用下 , 自然崩落在预先开挖的地下空间内 的一种高效地下采矿方法 。铜矿峪矿自 80 年代末引进自然崩落法以来 , 经 8 年技术攻 关和 10 年生 产实 践 , 生 产能 力 达 400 万 t/a , 原矿单位成本处于 国内同类矿山先进 水平 , 在铜市场疲软 的 90 年 代末 , 以 不足 0 .6 %的地质品位 , 基本上做到了盈亏平衡 经营 。本文依据多年的生产实践 , 向读者介 绍自然崩落法开采工艺的三大关系之一 :拉 底 、崩落 、出矿关系 。
积达到大于持续崩落所需拉底面积要求 ;在 规定的准达产期内(对应持续崩落到达地表 期)必须保证每年的拉底面积满足产量逐年 增长和补充已采矿量消耗的要求 ;在稳定的 达产期内(对应崩落达到地表到采区拉底结 束期)每年拉底面积的增加量所提供的崩落 矿量要与当年的生产采矿量相等 。 2 .2 拉底方式决定崩落方式
矿岩可崩性分析概述
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
矿岩可崩性分析概述
矿块崩落法发展同岩石力学发展的关系，要比其它任何采矿方法都更为密切。
崩落系统的成功，取决于许多因素。
其中很重要的是对各种类型岩石特性的了解，把从实验室试验和现场测试获得的资料，经过处理和分析后输入设计，对矿岩的可崩性作出正确分析。
矿岩可崩性分析是应用矿块崩落法矿山可行性研究工作中的主要内容，是决定一个矿体能杏用矿块崩落法开采的基础。
形响可崩性的那些参数，也是矿块崩落法设计的基本依据，它们决定着矿块回采顺序，拉底面积。
出矿方式、放矿控制、割帮预裂方式等主要设计原则，井直接形响矿山的经济效益。
可崩性分析工作应当在初步设计开始之前完成，并提出专题报告。
岩石力学工作在矿块崩落法设计全过程中的作用如图1 所示。
图1 崩落系统设计流程
矿岩崩落是岩体受拉伸和剪切而破坏的动力学过程。
由于岩体中存在着弱面，一旦从下部在足够大的范围内除去自然支撑（即拉底），岩体便因其自身的重量和覆盖层的重量而发生破裂和崩落。
崩落的矿石被放出后，崩落作用就会自下而上继续进行。
从理论上讲，只要有足够大的拉底面积，任何矿岩都会崩落。
但是，有时会发生像美国尤拉德上（Urad）矿那样的剧烈冒落或崩落超出矿体界限等现象，有时又因崩落矿石块度太大，大块太多，需要进行大量的二次破碎，对生产能力和成本都产生严重影响，有时又由于覆盖岩层崩落后的块度很小，提前穿过崩落矿石到达放矿口，造成严重的损失和贫化。
理想的崩落条件是：
（1）一经拉底就很容易崩落；。
崩落采矿法
(2) 放矿溜井 1) 电耙道独立溜井 优点：施工方便，出矿强度大，便于掘进和出矿计量管理等。 缺点：掘进工程量大。 2) 矿块分支溜矿井 优点：掘进工程量比电耙独立溜井小。 缺点：① 当某一电耙出矿时，溜井内带有粉尘的的气浪经分支溜井冲入其分段巷道， 致使采场空气发生严重污染； ② 分支溜井施工复杂，劳动强度大，机械化程度低； ③ 分支溜井给采场出矿的计量工作增加了困难， 对于损失贫化的计量和放矿管理工作都不利。 因此，分支溜井使用的不多，仅用于中厚倾斜矿体中。 对于放矿溜井的布置应注意的问题 放矿溜井多用垂直的，便于施工。
上分段的放矿溜井，应尽可能避开穿过下分段的电耙道。 否则，不但严重地削弱了所穿透部分电耙道的稳固性， 而且在分段出矿期间，因粉尘污染，恶化作业条件。 溜井断面——一般为（1.5～2.0）米2。 (3) 人行通风天井，设备材料天井等及其相关的联络工程。 1) 矿块独立式布置——指一个矿块独立设置一套人行通风天井 设备材料及管线通道等。此形式采准工程量大。 2) 采区公用式布置——是指由几个矿块组成一个采区， 一个采区布置一套工程，供给各个矿块共用。 (4) 电耙道的布置 电耙道的布置通常取决于矿体的厚度和矿体倾角。 (5)凿岩天井和凿岩硐室
有底柱分段崩落采矿法
(一) 矿块构成要素 (1) 阶段高度——一般为40～60米。 (2) 分段高度——一般为15～25米 (3) 矿块长度——通常取决于电耙的有效耙运距离。 （一般30米，最大不超过60米。） (4) 矿块宽度——矿块宽度是由一条或几条电耙道所控制的宽度。 （通常一条电耙道所控制的宽度为10～15米。） (5) 底柱高度——取决于矿岩的稳固性和使用的切割方式。 (二) 采准工作 (1) 阶段运输巷道 阶段运输水平采用了环形运输系统 [注意]：阶段运输平巷应有一条布置在下盘脉外崩落界线之外， 以保证回风线路畅通。
11.8自然崩落采矿法(1)
——自然崩落采矿法(一)
主要 内容
自然崩落采矿法
1 基本特征 2 自然崩落机理 3 可崩性 4 结构参数 5 采切工作
一、基本特征
⚫ 矿块大面积拉底和边界切帮后，借助自重与地压作用自然崩落成
碎块；
⚫ 崩下的矿石经底部出矿巷道放出； ⚫ 崩落过程中，局部放矿约三分之一，余矿留待全阶段自然崩落完
后最终大量放出；
⚫ 随着矿石大量的放出，上部覆盖岩层自然崩落充填空区。
一、基本特征
自然崩落法典型方案图 1-阶段运输巷道；2-出矿巷道；3-溜井；4-联络道；5-回风巷道；
6-切帮天井；7-切帮巷道；8-观察天井；9-观察人道
一、基本特征
⚫ 实质：
自然崩落法典型方案立体图
在矿块底部进行一 定面积的拉底，在其侧 邦作适当的切割后，受 矿石自重和上部复岩的 压力作用，自然崩落阶 段高度内的矿石。
五、采切工作
⚫ 切帮和拉底
➢ 采用巷道切帮时，在矿块边角布置2-4条切帮天井，自切帮天
井沿矿块界面掘进切帮平巷和横巷，其垂直间距为6-14m，矿 石可崩性好时取大值；
➢ 采用槽切帮时，除了布置切帮巷道外，自水平切帮巷道钻凿数
排垂直平行深孔，分次爆破形成 2.5-3m 宽的切帮槽；或钻凿 一排孔距较小的垂直平行预裂深孔，随拉底进行一次同段爆破 形成预裂面。
1-阶段运输巷道； 2-出矿巷道； 3-溜井；4-联络道； 5-回风巷道； 6-切帮天井； 7-切帮巷道； 8-观察天井； 9-观察人道
五、采切工作 ⚫ 切割包括切帮天井、切帮平巷和横巷、拉底平巷和横巷等；
1-
4-
7-
2-
8-
切 帮 巷 道 ； 观
5-
崩落法PPT课件
➢ 电耙道的风流应与耙矿方向相反。凿岩井巷和硐室也 应该有新鲜风流进入。
系统。
44
主扇压入 新鲜风 耙运层顶 盘联络道 各电耙 道污风 经下盘脉 外天井 上部回风 平巷
122每个步距均按边际收支平衡原则确定放矿界限123124以数个分层为矿石回收的考核单元要求其上部分层采矿时其各个步距所爆落的矿石不需要被完全放出而进行适当残留该残留的目的是减少每个步距出矿时矿岩石的混合程度从而获得较高品位的采出矿石该放矿方式可以使整个上部分层的矿岩混合程度都得到减少并获得数量很大的高品位矿石到最后分层出矿时虽然仍按照截止品位方式进行出矿该分层的贫化率虽然不是很低但该一个分层所放出的岩石量毕竟有限与数个分层均以截止品位放矿相比因此从整体上来讲这种方法所获得的矿石回收指标比截止品位放矿方式要好
45
小结
适用条件：矿石稳固、形状规则、急倾斜中厚以 上的矿体；
优点：每次爆破量大，一般不受相邻采场的牵制， 有利于生产衔接；
缺点：在天井与硐室中凿岩，凿岩工作条件不好； 要求矿体条件较高，适应性小，灵活性差
在我国应用不多。
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二、垂直深孔落矿有底柱分段崩落法
多采用挤压爆破 矿块结构参数为：
66
无底柱分段崩落法
一、基本特征： ➢ 分段下部没有专用出矿巷道所构成的底部结构; ➢ 分段的凿岩、崩矿和出矿都在回采巷道中进行。
因此，大大简化了采场结构，为使用无轨自 行设备创造了有利条件。
67
68
69
二、结构参数
1. 阶段高度：60~270m (中等稳固以上的急倾斜矿 体），瑞典；倾角、赋存形态及矿岩稳固性
切割上山 位于矿块的一侧，联通下部矿石溜井与上部安全 道，宽度应保证开始回采所必需的工作空间。
自然崩落法采矿矿岩崩落过程数值模拟研究
Series No.426 December2011金属矿山METAL MINE总第426期2011年第12期*国家自然科学基金重大国际合作项目（编号：50820125405），国家自然科学基金青年基金项目（编号：50909013）。
李连崇（1978—），男，博士，副教授，116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号。
·采矿工程·自然崩落法采矿矿岩崩落过程数值模拟研究*李连崇1唐春安1Cai Ming2（1.大连理工大学土木工程学院；urentian University，Sudbury，Canada）摘要由崩落法开采引起的矿岩崩落及其诱发的地表沉陷是一个复杂的空间与时间关系问题。
以CEMI的“矿块崩落与地表沉陷模拟”项目为研究背景，利用数值模拟方法研究了深部、大规模自然崩落开采矿岩崩落的基本规律。
数值模拟捕捉到了矿岩崩落过程中压力平衡拱的演化，以及裂隙萌生、扩展、贯穿岩桥的过程，研究表明，压力平衡拱的动态演化是矿岩崩落出现间歇和跳跃的内在动因，陷落角、起裂角和地表沉陷模式都受控于矿岩的崩落状态。
关键词崩落法地表沉陷应力演化数值模拟Numerical Study on Caving State of Overlying Rock and Orebody by Caving MethodLi Lianchong1Tang Chunan1Cai Ming2（1.School of Civil Engineering，Dalian University of Technology；urentian University，Sudbury，Canada）Abstract The caving of overlying rock and orebody，and associated ground surface subsidence is a complex issue in-volving time and space.Based on the project of“Modelling Block Caving to Surface”proposed by CEMI，numerical investi-gations were conducted on the caving state and ground surface subsidence involving deep and large-scale caving.The evolu-tion of pressure equilibrium arch and the fracturing process in rock mass were numerically obtained.It is shown that evolu-tion of pressure equilibrium arch is the triger of caving with intermission and jump.The break angle，fracture initiation angle and associated ground surface subsidence are all depended on the caving state of overlying rock and orebody.Keywords Caving method，Subsidence of ground surface，Evolution of stress，Numerical simulation自然崩落法是一种大规模和低成本的采矿方法，其生产能力大，作业安全，开采成本低，是唯一能与露天开采经济效益媲美的高效地下采矿方法，包括我国铜矿峪矿在内的多家国内外大型金属矿山，已将该采矿方法应用于厚大矿体的开采，特别是那些特厚大、低品位的矿体［1-3］。
崩落采矿法
崩落采矿法（一）单层崩落采矿法矿体倾角不大于30-35度，厚度一般不超过3米，直接顶板不稳定到中等稳固，底板坚硬平整，矿体规模较大且连续性好。
整层回采，工作面沿阶段倾斜全长布置。
由工作面的长度确定，一般30~50米。
走向长度70~150米，有时可达200~300米。
整层回采，将阶段沿倾斜划分为分段，在分段内布置短工作面（20~30米）回采。
上部短工作面超前下部，上部采下矿石经分段巷道，上山耙到溜井，由运输巷道运走。
长壁式采切和采场结构简单，生产能力和生产率较高，通风条件好。
但坑木消耗多，支护顶板管理复杂。
短壁式工作面短小，回采灵活性大，对弱顶板适应性好，但生产率和生产能力相对较小。
：矿石有用成分高，价值大。
矿石松软破碎，上盘和矿体覆岩稳固性差，以自然崩落。
倾斜或缓倾斜矿体，厚度5~6米，急倾斜厚度不小于2米，地表围岩允许塌陷。
矿块划为分层，自上而下回采矿石，上分层回采结束后，铺设假底并放顶处理采空区。
下分层回采时在假定回采空间作业。
小倾角矿块高度小于20~25米，大倾角矿块高度30~60米，长度小于60米，宽度小于30米。
分层高度2~3.5米。
单翼或双翼推进，相邻分层回采超前距离大于10米。
浅孔落矿，电耙出矿。
铺设木垫层假底。
矿石损失率贫化率低，能适应矿体形态变化。
但生产能力低，木材消耗多，劳动强度大，采场通风差，易发生火灾。
地表允许塌陷，急倾斜矿体厚度不小于5米，倾斜矿体厚度不小于10米，厚度20米以上不限倾角，矿石和下盘围岩中稳以上，矿石价值不高，无自燃结块性，矿体中无较大夹石。
矿块沿倾斜方向划分为分段，每个分段下部设出矿底部结构（底柱），采下的矿石自崩落废石层下从分段底部结构放出，废石虽矿石放出充填采空区。
阶段高度50~60米，分段高度10~25米，漏斗式底柱高度6~8米，堑沟式底柱高度10~11米。
矿块厚度小于15米，沿走向布置电耙道，走向长度30~50米，厚度大于15米时，垂直走向布置电耙道，长25~30米，宽10~15米。
岩石力学-5#
,M第四章岩石力学自然崩落法是一种依靠岩体内部的自然力破坏各种结构面之间的岩桥，使岩块与岩体分离并在重力作用下自然落矿的采矿方法。
它的力学机理和工艺特点是通过矿块底部的拉底工程(有时辅以诱导崩落工程)引起岩体内部应力产生变化，促使岩体内各种软弱结构面将岩体切制成岩块，并在重力作用下自然崩落达到采矿的目的。
因此岩体中各种软弱结构面(包括断层、节理、层理、片理、劈理等)是确定岩体发生崩落的难易程度、形成岩体原始块度、崩落块度、出矿块度及其形状的最关键的自然因素，而地应力及其作用方式则是实施岩体崩落的动力条件。
在论证一个矿体或矿块能否采用自然崩落法以及如何布置采矿工程，确定底部结构支护方式时都要对岩体中的构造有深入的了解。
掌握其数量、空间分布规律、持续性、张开度、结构面形态、充填物、地下水等特征，为此就必须对开采范围内的岩体构造进行全面的调查，结合岩石的物理力学性质、地应力等因素对开采矿块进行可崩性评判及崩落块度预测。
4.1岩体地质背景铜矿峪矿床产于下元古界绛县群铜矿峪变质火山岩组的变凝灰质半泥质岩层—绢云母石英片岩层之中。
该岩层原始沉积环境为浅海相，在沉积过程中伴有频繁的火山活动。
主要含矿岩石为变石英晶屑凝灰岩，其次为变石英斑岩、变石英二长斑岩。
中条山地区主要经历了两期构造运动，区内主要构造形迹的产生都是这两次构造运动的产物。
就整个中条山区域而言，其主要构造是走向近北东向的压扭断层，轴向大致北东的褶皱。
据构造形迹分析，褶皱的形成先于断层的形成。
褶皱轴的偏转、位置的错动均由形成断层的构造力所致。
褶皱轴的原始方位应该是北北—东，褶皱的形成是由北西西向的挤压造成。
断层是压性断层并产生逆时针方向的扭转。
铜矿峪地区的古构造应力场与大区域应力场相一致。
本地区存在着一个弧形复向斜，该向斜的轴线及岩石片理自南面北，由北东向逐渐向北东东向偏转，形成一向北西突出的弧形构造。
铜矿峪地区位于复向斜的南翼—正常翼。
矿区内的构造以断层为主，由于区内最大的一条断层是近南北的平推正断层，显然其主要受到近南北向的挤压与近东西向的拉伸形成。
自然崩落采矿法技术应用探讨
观察分析表明, 在矿体节理裂隙并不发育、中等 强度的条件下, 应用漏斗结构电耙出矿的采矿方案, 大块率高、卡斗严重是正常现象。若借鉴国外成功
参考文献
[ 1 ] 宋叔和 1 中国矿床中册 [ M ] . 第五章: 中 国铀矿床, 北 京: 地 质出版社, 19941
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3) 矿岩崩落的连续性。矿岩崩落的连续性主
要取决于矿块拉底面积、拉底方向、拉底速率、矿岩 体的稳定性、岩体结构特征以及放矿控制决策等多 种因素 。
4) 崩落块度。矿石的块度决定放矿漏斗尺寸 和放出体形态, 直接关系到放矿间距、设备选型和生 产能力 [ 3] 。
5) 底部放矿结构。放矿工作完成得好, 矿石能 顺利放出, 矿山就能充分利用自然崩落法低成本的 巨大优势, 获得好的经济效益。
0 引言
自 1895年自然崩落法在美国试验成功以来, 经 过 100余年的不断发展, 目前已在美国、加拿大、智 利、印尼、南非、菲律宾等 20 多个国家的 50 多座矿 山得到了广泛应用 [ 1] 。
自然崩落法包括矿块崩落法、盘区崩落法、倾斜 出矿崩落法和前端崩落法, 是一种大规模和低成本 的采矿方法。其生产能力大, 便于组织管理, 作业安 全, 开采成本低, 是唯一能与露天开采经济效益媲美 的高效地下采矿方法。在不少国家, 该采矿方法的 工艺已趋于成熟, 被广泛地应用于厚大矿体的开采。 采用这种方法开采, 可以获得比较好的经济效益。
崩落采矿法
崩落采矿法是随着矿石的采出，有计划地强制或自然崩落矿体上盘围岩充填采空区的采矿方法。
在回采过中,不需要划分矿房和矿柱,而是以矿块为单元，按一定的顺序进行连续回采。
崩落采矿法适用于地表允许崩落,矿体上部无较大的水体和流沙，矿石价值中等以下，不会结块,品位不高，并允许有一定损失和贫化的中厚和厚矿体。
尤其是对上盘围岩能大块自然冒落和矿体中等稳固的矿体最为理想。
崩落采矿法主要有壁式崩落法、无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和阶段崩落法。
（1)壁式崩落采矿法的安全要求●悬顶、控顶、放顶距离和放顶的安全措施,应在设计中规定。
●放顶前要进行全面检查，以确保出口畅通、照明良好和设备安全。
●放顶时，禁止人员在放顶区附近的巷道中停留。
●在密集支柱中，每隔3~5m要有一个宽度不小于0．8m的安全出口。
密集支柱受压过大时，必须及时采取加固措施。
●放顶若未达到预期效果，应作出周密设计，方可进行二次放顶。
●放顶后应及时封闭落顶区,禁止人员入内。
●多层矿体分层回采时,必须待上层顶板岩石崩落并稳定后，才准回采下部矿层。
●相邻两个中段同时回采时,上中段回采工作面应比下中段工作面超前一个工作面斜长的距离，且不得小于20m。
●撤柱后不能自行冒落的顶板,应在密集支柱外0．5m处，向放顶区重新凿岩爆破，强制崩落。
●机械撤柱及人工撤柱,应自下而上、由远而近进行.矿体倾角小于10°的，撤柱顺序不限。
(2)有底柱分段崩落采矿法和阶段崩落法的安全要求●采场电耙道应有独立的进、回风道;电耙的耙运方向,应与风流方向相反.●电耙道间的联络道，应设在入风侧，并在电耙绞车的侧翼或后方.●电耙道放矿溜井口旁,必须有宽度不小于0．8m的人行道.●未修复的电耙道，不准出矿。
●采用挤压爆破时,应对补偿空间和放矿量进行控制，以免造成悬拱。
●拉底空间应形成厚度不小于3～4m的松散垫层.●采场顶部应有厚度不小于崩落层高度的覆盖岩层；若采场顶板不能自行冒落,应及时强制崩落，或用充填料予以充填.（3）无底柱分段崩落采矿法的安全要求●回采工作面的上方，应有大于分段高度的覆盖岩层，以保证回采工作的安全。
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自然因素主要包括岩体的构造密度、空间分布状 态、发育程度；构造面的状态、充填物类型；岩石蚀 变程度、矿化程度；岩体及岩石的抗拉、抗压、抗剪 强度；内聚力、内摩擦角；孔隙度；地下水及原岩应 力等。因此，自然因素直接控制着岩体的原始块度组 成。
离体，并在重力作用下自然落矿。在这一动力学过程 中，原岩应力及各种采矿工程（拉底、割帮等）所产 生的次生应力场的大小及作用方式是矿体发生破坏的
的产状、持续性、粗糙度、张开度、充填物、渗水性 和岩性。调查结果：５ 号矿体节理倾向丰度较高的区 域为 ２６０°～３２０° １和１０°～１７０° ， 分 别
先决条件，而矿体中不连续面的存在，特别是它们的 数量、分布规律、空间结合的特点，是确定矿体崩落 难易程度、崩落块度大小和形状的决定性影响因素。
物为黄铜矿、斑铜矿等，矿化以浸染－细脉浸染型为主。
蚀变以硅化、黑云母化、绢云母化为主。围岩主要是
绢云母石英（片）岩、绿泥石石英片岩等。含矿岩石
和围岩稳固系数属稳固或中等稳固。各类岩石的物理
力学性质见表 ３，岩石的粘结力和内摩擦角分别为
１８ＭＰａ 、 ４３ ° ， 结 构 面 的 粘 结 力 和 内 摩 擦 角 分 别 为
在崩落未进行到地表之前，岩体在崩落拱脚主要 （下转第 １１３ 页）
会议文集
张伟宁，等：钽铌湿法冶炼废水处理技术的实验研究
１１３
理工艺以降低运行费用。 （２）制取 ＮＨ４ＨＳＯ４、ＮＨ４ＨＦ２ 过程中，介质对不锈钢
设备腐蚀比较严重。
参考文献： ［１］ 张显贵．合成氨厂氨氮排放水处理技术探讨［Ｊ］ ．中国清洁生产，
人为因素影响着崩落矿石块度和出矿块度，主要
包括崩落高度；拉底的速度、步距；割帮与否；放矿 速度与放矿的均匀程度等。 ３．１ 拉底对崩落矿石的影响 岩体崩落是通过采矿工程破坏岩体的原始稳定状 态， 即使岩体所处的原岩应力场发生变化，形成次生 应力场并进一步破坏岩体的结果。次生应力的大小和 影响范围受制于每次拉底的速度、面积大小、形状、 方向等，并随拉底的推进不断发生变化。次生应力的 大小、作用时间、作用过程直接影响着崩落矿石的块 度组成。应力大且对矿体的作用时间长，则矿体被破 坏得彻底，形成的块度就小。
收稿日期：２００３－０７－２１ 作者简介：张东红（１９６４－），男，山西省平陆县人，高级工程师，主要从事矿山地质工作．
会议文集
张东红： 自然崩落法的岩石力学工作与矿石崩落块度
８７
２ 原岩应力分析及岩石力学性质
原岩应力场主要由岩体自重应力和构造应力相互 叠加而成。铜矿峪矿床赋存于弧形复向斜构造的南翼－ 正常翼，区内构造以断层为主，最开度类型以闭合节理为主，占节理总数的
６９．９％，张开节理占 ２９．４％，愈合节理很少。钻探岩
芯调查主要研究节理分布数量、节理面特征、统计 ＲＱＤ
值和破碎带情况，并取部分岩心进行岩石物理力学性
质研究。通过钻孔岩心调查， ５ 号矿体节理密度为
３．３４ 条／ｍ，ＲＱＤ 值的平均值为 ７２．７３％。
０．１４ＭＰａ、３０°。
表 ３ 各类岩石的物理力学性质表
岩石名称
抗压强度（Ｍｐａ） 抗拉强度（Ｍｐａ） 泊松比
变石英晶屑凝灰岩 变石英斑岩 变质基性浸入体 绢云母石英岩
绿泥石石英片岩
９６．９～１０９．３ ８９．８～１３５．７ ８６．８～１２２．６ ７１．３～１１３．２ ９７～１１２
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｗｏｒｋ ｗｈｉｌｅ ｕｓｉｎｇ ｂｌｏｃｋ ｃａｖｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｅ－ｃａｖｅｄ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ ８１０ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ５＃ ｏｒｅ ｂｏｄｙ ｉｎ Ｔｏｎｇｋｕａｎｇｙｕ Ｍｉｎｅ， ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｏｒｅ－ｃａｖｅｄ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｏｖｅｒｓｉｚｅｄ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ．
关键词：自然崩落法；崩落块度；岩体构造；节理裂隙
Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ Ｂｌｏｃｋ Ｃａｖｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｏｒｅ－ｃａｖｅｄ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ
Ｚｈａｎｇ Ｄｏｎｇ－ｈｏｎｇ
（Ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｕｒｖｅｙ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｎｇｋｕａｎｇｙｕ Ｍｉｎｅ，Ｙｕａｎｑｕ Ｃｏｕｎｔｙ ，Ｓｈａｎｘｉ ０４３７０６，Ｃｈｉｎａ）
１ 岩体构造调查成果
岩体构造调查的重点是研究岩体结构面的空间分 布情况（产状、位置）和表面状态、性质等，进而统 计出节理分组情况、间距以及岩体质量指标等反映岩
表 １ 节理频率及平均间距统计表
结构面频率（条／ｍ２） 平均间距（ｃｍ） 标高（ｍ）
最小 最大 平均 最小 最大 平均
［７］ 王肇信，幸良佐，曾芳屏．钽铌冶金学［Ｍ］． 北京：稀有金属冶金 学会，１９９８：２３２～２５４
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南北向的平移正断层，其次为一系列走向东西向的中 小规模的断裂构造，反映区内主构造应力应为南北向 的挤压力为主，局部地段可能存在较大的东西向挤压。
原岩应力测量结果表明，最大主应力大小为 １０ ～
１４ＭＰａ，方位为 ６０°～８０°，倾角为±１０°。 自然崩落法采矿范围内岩石的主要含矿岩性为
变石英晶屑凝灰岩，其次为变石英斑岩，主要含铜矿
在崩落至地表后，矿石的崩落主要依靠重力作用 进行。在水平应力对将崩落矿石的夹制作用逐渐减弱 的情况下，松散矿石对其的夹制作用比较明显。随着 放矿活动的进行，松散矿石不断移动，矿石的活动带 周围出现张力松驰，对将崩落矿石的夹制作用降低， 使其出现松动现象，最终滑动崩裂。因此，放矿速度 快，则为矿石提供的崩落机会大，崩落矿石受应力作 用的时间就短，节理裂隙无法充分发育和贯穿切割， 崩落矿石的块度必然大。所以，在拉底推进线附近， 放矿速度应尽可能地放慢，利用松散矿石的夹制作用， 延缓将崩落矿石的岩移速度，使其能被应力充分作用 破坏，达到降低崩落块度的目的。放矿速度的设定应 以松散矿石不阻碍崩落为基础，避免松散矿石和将崩 落矿石之间出现较大的空间，使崩落不能单纯依靠大 构造面进行。
铜矿峪矿的岩石比较坚硬，流变性不明显，软弱 结构面的粘结力小，大多数节理、裂隙面的抗拉强度 极小，在应力作用下，破坏将首先沿软弱结构面，特 别是大的构造进行，并且可能会起到解除完整岩石的 应力作用。因此，要使崩落矿石的块度减小，就必须 减小崩落沿较大的构造面进行的机会。在拉底速度一 定的情况下，减小每次拉底面积、增加拉底次数，可 以使由拉底引起的次生应力变化较小，避免矿体在较 大应力的作用下沿较大构造面破坏，使矿体所接受的 应力作用有一个较缓慢增强的过程，这样许多微小裂 隙在矿体崩落前有较充裕的时间接受应力作用，并逐 步延伸扩展，充分切割矿体。
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８１０
６．１ １１．９ ８．４ ８．４ １６．３ １１．８
６９０
３．５ ６．２ ４．７ １６．１ ２８．６ ２１．２
表 ２ 节理面粗糙度统计表
标高（ｍ） 平面形（％） 波浪形（％） 台阶形（％）
８１０
７７．６
２０．０
２．４
６９０
７３．８
２４．８
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自然崩落法的岩石力学工作与矿石崩落块度
张东红
（山西垣曲铜矿峪矿地测科 ，山西 垣曲县 ０４３７０６）
摘 要：介绍了运用自然崩落法采矿工艺时开展岩石力学工作的方法，在总结铜矿峪矿 ５ 号矿体 ８１０
中段矿石崩落块度的基础上，主要分析了影响矿石崩落块度的因素，提出了降低大块的措施。
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｂｌｏｃｋ ｃａｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； Ｃａｖｉｎｇ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ， Ｒｏｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， Ｊｏｉｎｔ ｆｉｓｓｕｒｅｓ