無(wú)底柱分段崩落法課件

東北大學(xué)采礦學(xué)館

2007-8-1無(wú)底柱分段崩落法及井下安全孫豁然東北大學(xué)采礦學(xué)館2007-8-1無(wú)底柱11崩落采礦法概述1崩落采礦法概述2崩落采礦法概述1崩落采礦法概述13崩落采礦法概述1崩落采礦法概述14崩落采礦法概述1崩落采礦法概述15崩落采礦法概述1崩落采礦法概述162有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法7有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法28有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法29有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法210有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法211有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法212有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法213有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法214有底柱分段崩落采礦法2有底柱分段崩落采礦法2153無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法16無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法317無(wú)底柱分段崩落法3 （一）無(wú)底柱分段崩落法典型方案無(wú)底柱分段崩落法3 （一）無(wú)底柱分段崩落法典型方案18無(wú)底柱分段崩落法3高無(wú)底柱分段崩落法3高19無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法320無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法321無(wú)底柱分段崩落法3高無(wú)底柱分段崩落法3高22無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法323無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法324無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法325無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法326無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法327無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法328無(wú)底柱分段崩落法3采無(wú)底柱分段崩落法3采29無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法330無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法331無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法332無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法333無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法334無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法335無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法336無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法337無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法338無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法339無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法340無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法341無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法342無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法343無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法344無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法345無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法346無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法347無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法348無(wú)底柱分段崩落法3無(wú)底柱分段崩落法3494大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4大間距理論（數(shù)學(xué)模型）50大間距采礦理論是國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目：大間距集中化無(wú)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(wú)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(wú)底柱分段崩落法數(shù)學(xué)模型，從而奠定了大間距無(wú)底柱分段崩落法的基礎(chǔ)，這種新采礦方法將使我國(guó)無(wú)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(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)家科技部在“十五”科技攻關(guān)中期評(píng)審中與會(huì)專(zhuān)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大間距采礦理論是國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目：大間距集中化無(wú)底柱采511.傳統(tǒng)放礦理論基本點(diǎn)傳統(tǒng)放礦理論的要點(diǎn)如下：1）無(wú)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(wú)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(zhǎng)半軸a與橫半軸b之比為2.5--3。4）在無(wú)底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇時(shí)，分段高度應(yīng)≥進(jìn)路間距。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）41.傳統(tǒng)放礦理論基本點(diǎn)大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4522.傳統(tǒng)理論在教科書(shū)和設(shè)計(jì)手冊(cè)中的反映傳統(tǒng)理論的第一點(diǎn)是一切放礦研究的基礎(chǔ)，而第二、三點(diǎn)是對(duì)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(shí)，由于受當(dāng)時(shí)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(diǎn)。并且把它作為精典，寫(xiě)進(jìn)了教科書(shū)、設(shè)計(jì)手冊(cè)，如：高校教科書(shū)金屬礦山地下開(kāi)采、采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)、采礦手冊(cè)中都有回采進(jìn)路間距一般等于或稍小于分段高度的說(shuō)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(guó)無(wú)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）42.傳統(tǒng)理論在教科書(shū)和設(shè)計(jì)手冊(cè)中的反映大間距理論（數(shù)學(xué)模532.大間距無(wú)底柱分段崩落法數(shù)學(xué)模型

眾所周知，無(wú)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(shí)，就會(huì)得到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這兩者的吻合程度問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)就是采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題，也是放礦學(xué)研究的核心問(wèn)題。2.1傳統(tǒng)理論研究的方法及不足

在這一點(diǎn)上傳統(tǒng)的放礦理論存在著誤區(qū)，傳統(tǒng)的研究沒(méi)有注意到各放出體之間的相互影響，而是著重研究單個(gè)放出體。由于工業(yè)放出體長(zhǎng)軸約為橫軸的2.5--3.0倍，因此認(rèn)為一個(gè)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(gè)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）42.大間距無(wú)底柱分段崩落法數(shù)學(xué)模型大間距理論（數(shù)54由于在長(zhǎng)軸方向上分為二個(gè)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(lái)由。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4由于在長(zhǎng)軸方向上分為二個(gè)分段，大間距理論（數(shù)學(xué)模型）455上述的說(shuō)法看似合情合理，但是問(wèn)題遠(yuǎn)沒(méi)有這樣簡(jiǎn)單，關(guān)鍵在于兩者的吻合程度上。單個(gè)放出體與回采單元的吻合程度如圖1時(shí)已到最佳狀況，這就是教科書(shū)、設(shè)計(jì)手冊(cè)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(gè)放出體布局在空間進(jìn)行排列，馬上會(huì)發(fā)現(xiàn)間題，因?yàn)榇藭r(shí)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(méi)有考慮到的問(wèn)題。

大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4上述的說(shuō)法看似合情合理，但是問(wèn)題遠(yuǎn)沒(méi)有這樣簡(jiǎn)單，關(guān)鍵在于兩者562.2大間距空間排列理論（平面模型）

我們跳出了單個(gè)放出體的框架，研究了各放出體之間空間排列問(wèn)題，而所用的基本原則沒(méi)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(jià)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(jiǎn)單的幾何關(guān)系之后，即可得出較為簡(jiǎn)明的計(jì)算公式。我們的研究指出結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的實(shí)質(zhì)就是放出體空間排列的優(yōu)化問(wèn)題，密實(shí)度最大者為優(yōu)。根據(jù)這一基本點(diǎn)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）42.2大間距空間排列理論（平面模型）大間距理論（57專(zhuān)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(zhuān)題一、大間距理論（數(shù)學(xué)模型）大間距理論（數(shù)學(xué)模型）458專(zhuān)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(zhuān)題一、大間距理論（數(shù)學(xué)模型）大間距理論（數(shù)學(xué)模型）459大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4603采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法612.3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(guó)教授推導(dǎo)的大間距數(shù)學(xué)模型公式過(guò)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(shí)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(diǎn)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）42.3大間距數(shù)學(xué)模型的另一種推算方法大間距理論（數(shù)學(xué)模型）62二、無(wú)底柱分段崩落法大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4二、無(wú)底柱分段崩落法大間距理論（數(shù)學(xué)模型）4633采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法642.3放出體空間排列理論的要點(diǎn)如下

1）無(wú)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(wú)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(zhǎng)半軸a與橫半軸b之比為2.5--3。上述三點(diǎn)與傳統(tǒng)的放礦理論完全一致，區(qū)別在于下面幾點(diǎn)。大間距理論（數(shù)學(xué)模型）42.3放出體空間排列理論的要點(diǎn)如下大間距理論（數(shù)學(xué)模型）654）在無(wú)底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是放出體的空間排列問(wèn)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(qiáng)的可操作性.6）在無(wú)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）44）在無(wú)底柱分段崩落法采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是放出體的663采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法673采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法683采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法693采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法703采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法713采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法725大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底柱分段崩落法733采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法745大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底柱分段崩落法753采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法763采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法773采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法783采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法793采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法803采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法813采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法823采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法833采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法84二、無(wú)底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底柱分段崩落法二、無(wú)底柱分段崩落法5大參數(shù)多分段并行無(wú)（低）貧化放礦的無(wú)底853采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法863采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法873采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法883采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法893采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法903采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法913采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法923采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法933采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法943采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法3采礦科學(xué)與技術(shù)二、無(wú)底柱分段崩落法953