梅山铁矿多端壁倾角下崩矿步距的优化研究

论文摘要

无底柱分段崩落法是我国地下开采铁矿采用的一种高效采矿方法,它的三个结构参数分别为分段高度、进路间距和崩矿步距,通常情况下,分段高度、进路间距在初步设计时选定,一旦确定,难以在生产过程中进行优化调整,相比较而言,崩矿步距的刚性最小,最容易改变。因此,在生产实践中,崩矿步距的优化研究具有重要的现实意义。目前梅山铁矿计划进一步加大结构参数,将分段高度增大到18m,并以此来开展18x20m结构参数下的工业试验。本文针对梅山铁矿的矿体条件,结合梅山建设项目,开展了梅山铁矿多端壁倾角下崩矿步距的优化研究。首先,进行理论分析,依据随机介质流动理论,按照“崩落矿石堆体的形态与放出体形态一致”的准则来确定理论最优崩矿步距,并建立了崩矿步距与放矿指标之间的数学模型。其次,采用大范围模拟的原则,按照一定的递增规律,利用计算机随机模拟程序SLS,对端壁倾角为90。、85。和80。三种条件下的8个放矿步距,共24种方案进行仿真模拟试验,并从中得到了最优放矿步距为4.4m,最优端壁倾角为90。。通过端部放矿实验,得到了放出体的偏心率曲线、回归方程以及放出体的形态特点,并结合理论分析,得到了最优崩矿步距的范围为4.31-5.38m。在理论分析、计算机仿真模拟研究和端部放矿试验的基础上,对18×20m结构参数下,端壁倾角为80。-90。的9种实验方案进行了实验室物理模拟放矿试验,对试验结果进行统计分析,最终确定了梅山铁矿18×20m结构参数下的最优放矿步距为4.4m,最优端壁倾角为90。。最后,结合多端壁倾角下崩矿步距的研究结果,进行了梅山铁矿爆破参数的研究,得到炮孔直径为89mm,孔底距为3.2m,边孔角为60。,炸药单耗为0.3-0.5kg/t,并开发了回采爆破参数计算机辅助设计程序。通过以上研究,为梅山铁矿开展18×20m结构参数下的工业试验提供了理论依据,并结合梅山铁矿工业试验的结果,验证了该研究结论的正确性。实践表明,本文所提出的研究方法为多端壁倾角下崩矿步距的优化研究提供了有效的手段和途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无底柱分段崩落法的应用现状
• 1.1.1 国外无底柱分段崩落法的应用现状
• 1.1.2 国内无底柱分段崩落法的应用现状
• 1.2 无底柱分段崩落法崩矿步距的研究现状
• 1.3 论文的研究背景
• 1.4 论文的研究内容与体系结构
• 第2章 崩矿步距优化的理论分析
• 2.1 端部放矿理论
• 2.1.1 无底柱分段崩落法崩落矿岩移动的基本规律
• 2.1.2 矿石残留体
• 2.1.3 放出体
• 2.1.4 矿石堆体
• 2.2 矿石的损失贫化及其计算
• 2.2.1 端部放矿贫化损失的形成规律
• 2.2.2 现有贫化率的计算方法存在的问题
• 2.2.3 损失贫化率的计算方法
• 2.2.4 不同矿石贫化情况下矿石回收率的计算
• 2.3 最优崩矿步距确定准则
• 2.4 确定最优崩矿步距的方法
• 2.4.1 确定最优崩矿步距的理论方法
• 2.4.2 确定最优崩矿步距的物理模拟实验方法
• 2.5 小结
• 第3章 计算机仿真模拟研究
• 3.1 随机模拟的原理
• 3.2 系统使用的编程语言与数据库
• 3.3 系统的结构
• 3.4 系统的功能
• 3.5 系统实现
• 3.6 梅山铁矿不同结构参数计算机模拟初步研究
• 3.6.1 方案的选择
• 3.6.2 停止放矿指标的确定
• 3.6.3 模拟结果
• 3.7 小结
• 第4章 端部放矿实验研究
• 4.1 实验原理
• 4.2 实验方案
• 4.3 实验技术路线
• 4.4 实验制备
• 4.4.1 实验材料制备
• 4.4.2 标志颗粒制备
• 4.4.3 实验模型制备
• 4.4.4 标志颗粒摆放
• 4.5 实验过程
• 4.6 实验结果的整理与分析
• 4.6.1 绘制放矿椭球体及放矿漏斗
• 4.6.2 偏心率曲线回归
• 4.7 用回贫差目标函数确定理论崩矿步距
• 4.7.1 贫化率与崩矿步距的函数关系
• 4.7.2 回收率与崩矿步距的函数关系
• 4.7.3 回贫差目标函数确定理论崩矿步距
• 4.8 国内现有矿山参数类比
• 4.9 小结
• 第5章 实验室物理模拟放矿试验研究
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验方案
• 5.1.2 选择模型的几何模拟比
• 5.1.3 实验模型
• 5.1.4 装填物料制备
• 5.1.5 截止放矿相似条件
• 5.2 实验技术路线
• 5.3 实验过程
• 5.3.1 装填模型
• 5.3.2 放矿过程
• 5.4 实验数据处理与分析
• 5.4.1 回收率、废石混入率、回贫差指标的计算
• 5.4.2 放矿实验数据
• 5.4.3 废石混入率曲线
• 5.4.4 实验数据处理
• 5.5 小结
• 第6章 爆破参数研究
• 6.1 无底柱分段崩落法中深孔设计主要步骤
• 6.2 回采爆破参数研究
• 6.2.1 炮孔布置形式
• 6.2.2 炮孔直径
• 6.2.3 最小抵抗线
• 6.2.4 孔间距
• 6.2.5 崩矿步距的确定
• 6.2.6 单位炸药消耗量
• 6.2.7 装药与填塞长度
• 6.2.8 绘制排面炮孔图
• 6.2.9 炮孔排面最高点确定
• 6.2.10 确定凿岩中心点
• 6.2.11 确定边孔角
• 6.3 回采爆破参数计算机辅助设计
• 6.3.1 程序概要设计
• 6.3.2 程序的实现
• 6.3.3 程序的应用
• 6.4 小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介