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1、放矿理论基础学院：国土资源工程学院专业：采矿工程年级：2011 学生姓名：放矿理论国内外研究现状放矿理论主要适用于崩落采矿法中。 崩落采矿法国内外金属矿山应用十分广泛。国内，黑色金属矿山地下占85% 以上，有色占 30% 左右；国际上使用崩落法的矿山占 25% ，且有增加的趋势。崩落法采矿的特点之一， 是崩落矿石和覆盖层岩石直接接触， 在覆岩下放矿，放矿过程中发生矿岩混杂， 若采场结构参数不合理或放矿管理不当，容易造成较大的损失贫化。因此，研究崩落矿岩移动规律， 以此优化采场结构参数和放矿工艺方法，降低矿石损失贫化，对提高崩落法采矿的经济效益，具有重要的意义。按崩落矿岩移动的空间条件， 可将崩
2、落法放矿分为三类： 一为无限边界条件，即在放矿时崩落矿岩的移动不受采场边壁的限制；第二类为半无限 （端壁）边界条件，其壁面与散体颗粒固有移动迹线重合，如无底柱分段崩落法端部放矿；第三类为倾斜壁边界条件， 即崩落矿岩移动时受上、 下盘边壁影响的采场放矿条件。崩落法放矿理论内容概括起来讲就是研究覆岩下放矿的崩落矿岩移动规律以及据此揭示损失贫化过程， 以此优化崩落采矿方案， 确定合理结构参数和改进放矿管理，最终是为了达到降低矿石损失贫化和提高经济效益的目的。一椭球体放矿理论的形成与现状从模型单漏孔放出散体时，所放的散体在模型中原来占据的形体称为放出体，模型试验表明，放出体为一近似椭球体， 故用椭球方
3、程作为放出体的表达式。在这个基础上， 根据放出体基本性质， 推导出一系列的表达散体放出规律性现象的方程式，用来说明散体的移动过程，这就是一般所谓的“椭球体放矿理论”，这个放矿理论提出最早，应用最广，它可以说明和解决一些生产实际问题。前苏联 .M. 马拉霍夫 1952 年出版了崩落矿块的放矿 ，形成了椭球体放矿理论，同时对放矿管理和选择有底柱崩落法合理结构参数等作了很多的研究工作。库里柯夫在 1965 年出版的金属矿床的联合开采与二次开采，对单孔放矿理论有所发展，提出放出漏斗方程以及放出体表面颗粒在放出体移动过程中保持相对高度不变的观点。而且瑞典、澳大利亚、英国和美国等，大都采用椭球体放矿理论。
4、崩落法放矿理论研究工作在我国受到重视，随着崩落采矿法的推广应用， 对放矿理论研究与应用方面进行大量工作。椭球体放矿理论体系获得发展和完善，并被广泛应用。椭球体放矿理论比较详细地研究了第一类与第二类边界条件的崩落矿岩移动规律，但对第三类边界条件研究较少。 而第三类边界条件是生产中最常遇到的边界条件，只有解决这类边界条件的崩落矿岩移动规律，才能使放矿理论更广泛地用于生产实际。二随机介质放矿理论将散体抽象（简化）为连续流动的随机介质， 运用概率论的方法研究散体移动规律而形成的理论体系，即称为随机介质放矿理论。以概率论为工具研究散体移动过程的方法，最早始于 20 世纪 60年代，波兰研究地表移动专家J
5、.Litwiniszyn研究认为，松散介质运动过程是随机过程， 可用概率论的方法研究。Litwiniszyn建立了随机介质模型，他将散体抽象为随机移动的连续介质，建立了漏斗深度函数W的微分方程式：式中为下移过程中散体体积增量。1962 年，王泳嘉教授给出了放矿平面问题的理论方程，他认为崩落矿石移动中最本质的现象是运动的随机性。放出体形态是移动场中可以实测的物理量，它在放矿理论研究中占有极其重要的位置，一方面人们测绘放出体形态来认识散体的移动属性，另一方面人们通过放出体形态来评价理论的逼真度。随着研究的深入，人们对放出体形态的描述越来越精确。20世纪 40 年代，前苏联 C.C.米纳耶夫在实验室
6、测得放出体形状为一旋转椭球体；1952 年原苏联.M. 马拉霍夫通过以细砂为充填料的放矿实验认定，放出体是一被漏口平面切割的截头椭球体； 20 世纪 80 年代后期，国内研究者改进了实验技术与数据处理方法，测得放出体并非标准椭球体，其形态常常是上部较标准椭球体粗、下部较标准椭球体细，可视为近视椭球体。由上式得出的放出体形态与国内许多由常规实验测得的放出体形态明显不符。放出体形态与实际相差较大的原因是，散体移动概率场与实际出入较大。早期的随机介质放矿理论由于得不到常规实验的普遍证实，未得到广泛接受， 仅作为一种理论解释放矿现象，基本上没有得到实际应用。随后任凤玉教授将随机介质方法与散体流动的实际
7、物理过程相结合，依据实验对各种边界条件的散体运动过程建立了系统的理论方程，引入两个反映散体流动特性的参数， 使放出体形态与实际相符更好，完善和发展了该理论体系， 使该理论在实际应用方面向前跨进了一大步。并用上述反映崩落矿岩移动规律的方程改进了放矿随机仿真方法， 能较准确地预测各种采场结构和放矿制度下的矿石回收率和贫化率， 优选采场结构参数和放矿方式。 大量的科研和生产实践证明随机介质放矿理论具有较好的可靠性和可操作性。三崩落法放矿计算机仿真崩落法计算机仿真方法，最早由加拿大学者DavidJolley于 1968 年提出，仿真模型如图 9 所示，把矿岩堆体划分成大小相等、形状规则的模块， 用模块
8、之间从上向下的随机递补运动，来模仿崩落矿岩的流动过程。D.Jolley仿真法提出后，因其简便易行， 受到采矿学术界重视。 国内外学者围绕提高该法的保真度问题，进行了大量的研究工作， 其中比较系统的理论研究， 大体上按两条路径进展，一是研究 D.Jolley模块的概率赋值问题，另一是研究模块的递补模型。上述研究对 D.Jolley仿真法作了许多改进，但仍没有很好地解决该法的保真度问题，以往仿真中放出体形态与放出量失真的根本原因，是仿真模块移动概率场与实际不符。四力学在放矿研究中的应用由于崩落矿岩具有散体的一些特性， 所以不少学者从散体力学方面来研究放矿问题。散体力学可分为静力学和动力学。散体动力
9、学的研究方法分为两类，即连续化法和离散化法， 而前者是常见的方法（连续介质力学方法）。离散化方法实际上就是散体颗粒材料的计算机模拟，即所谓的离散元方法。1987 年国内将离散元法应用于崩落法放矿，这种方法不仅能够模拟出放矿的几何过程，而且还能作出放矿的力学过程， 比较适用于研究和解决放矿中的各种问题。但该种方法模拟放矿的计算量非常大，尤其用来处理三维问题， 对计算机条件要求非常高，此外，对崩落矿岩的物理力学性质尚未提出完满的模拟方法。存在的问题与研究方向目前的放矿理论均将散体简化为连续介质，在模拟实验数据拟合的基础上，通过数学推导建立相应的表达式，显然无法考虑散体的复杂结构性，因而难以从力学机
10、理上科学地解释放矿中相应出现的各种现象。放矿理论研究中存在的一个突出问题是利用原位（现场）研究实现困难。目前放矿理论研究大多采用室内模拟的方法，只能保证模拟散体移动场与实际散体移动场在几何上相似， 而无法做到散体运动上和力学特征上相似，因而室内模拟实验所得的相应参数与现场崩落矿岩散体的流动参数并不相同，需要研究联系二者之间的函数关系，利用现代数学手段和计算机科学地预测实际矿岩流动参数。结语我国矿产资源的一个显著特点是贫矿多, 富矿少 , 目前矿产资源供需总量失衡, 后备资源储量增长速度跟不上消耗速度, 对经济社会发展的支持力度呈下降趋势。随着我国国民经济的快速发展, 金属矿石需求量将急剧增长。
11、加强矿山强化开采 , 加速采矿工业的发展, 地下采矿中必将大力试验并推广应用大规模连续崩落采矿法。为此 , 放矿控制研究是一项迫切的任务。衡量矿山开采工作质量的最重要的一条 , 就是充分地采出已探明并获得的平衡储量, 使其损失贫化最小。 矿床开采中损失贫化在所难免, 但超过一定数值 , 将会大大降低矿山经济效益。 采矿工作者应在目前研究成果的基础上, 使崩落采场放矿的研究, 尤其是使放矿计算机模拟的研究方向向纵深发展。把已取得的研究成果推向实际应用, 使其在采矿设计与生产技术管理实践中发挥重要作用, 优选结果参数、预报贫损指标和优化放矿控制。只要能使矿石贫化损失降低一两个百分点, 就可使矿山获
12、得显著经济效益。只要我们坚持放矿理论的试验研究, 不断总结放矿的生产实践经验, 必能进一步提高我国放矿控制技术, 对我国矿产资源的合理开采做出贡献。我国的放矿理论研究综合水平已处于世界先进水平, 但我国崩落法矿山的实际损失贫化却高出国外先进水平10% 一巧% 是不争的事实 , 究其原因不外放矿方案不当 , 结构参数不合理 , 施工质量不高 , 更重要的是对已有的放矿研究成果推广不力。如低贫化放矿模式已提出近十年了, 但我国应用低贫化模式指导放矿的矿山却廖廖无几 , 值得沉思。参考文献：1、方矿理论研究现状存在问题及发展方向作者：乔登攀、任玉凤2、无底柱分段崩落法端部放矿口的影响机理研究作 者：周宗红、乔登攀、马正位3、随机介质放矿理论及其应用作者：任玉凤4、放矿理论基础作者：刘兴国5、类椭球体放矿理论的实际方程作者：李荣福6、崩落法放矿计算机随机模拟的研究作者：杨才亮、马建军7、放矿的随机介质理论作者：王永嘉、吕爱钟8、随机介质放矿理论的研究改进作者：任玉凤、刘振东、任青云9、方矿理论研究与应用作者：乔登攀10、放矿随机介质理论移动概率密度方程研究作者：乔登攀
