放矿

矿石矿石流动过程和放出作业

放矿是崩落采矿法中采下的矿石在崩落围岩覆盖下放至出矿巷道的流动过程和放出作业。随着分段和阶段崩落法的广泛应用，20世纪40年代苏联学者首先提出放出体概念。放矿的物理模型或数学模型再现放矿原型。物理模拟放矿用符合物理相似要求，并缩小了的实物模仿实际过程进行的放矿。在进行物理模拟放矿时，崩落矿岩移动规律自发地起作用。为了使预测出的崩落矿岩移动量准确，放出的矿石量和岩石量准确，放矿中矿石回收率和体积贫化率准确，应使物理模拟放矿符合相似判据。

概念

历史背景

放矿概念在20世纪40年代首先被苏联学者提出，随后50年代提出椭球体放矿理论，60年代应用振动放矿技术。20世纪60年代以来，许多国家都在利用物理模型法、数学分析法和电子计算机模拟法研究放矿问题。放矿研究的主要问题包括：崩落覆岩下放矿的矿岩运动规律、放矿过程中矿石损失和贫化的机理及降低损失、贫化的技术措施（见贫化率、回采率）、优选崩落采矿法的合理结构参数和放矿制度、研制高效率放矿设备等。

操作概述

自崩落矿块底部的一个放出孔放矿时，放出的崩落矿岩原来占据的空间，叫做放出体。因其形状类似几何学上的截头旋转椭球体,所以也称放出椭球体。放出体表面上的颗粒，在某一间隔时间内，随机地先后到达放出孔。在放出过程中，放出孔上面的松散崩落矿岩发生二次松散。二次松散体随矿石放出而扩大，其形状也类似截头椭圆体，故称松散椭球体。它的体积约为相应放出体的体积的15倍。在放出过程中，松散体内的矿岩接触面逐渐弯曲呈漏斗形。纯矿石放出体内的矿石全部放出时，弯曲的矿岩接触面的最低点正好到达放出孔，这时形成的漏斗形接触面，称放出漏斗。再继续放矿，将放出贫化矿石。无底柱分段崩落法，自回采进路端部放矿，基本符合单放出孔放矿规律，但是，崩落矿岩的运动受端壁影响，放出体形状发生畸变。　有底柱崩落法，自底柱的多个放出孔放矿时，各放出孔之间将互相影响(见崩落采矿法)。如各放出孔间距相等,矿岩接触面水平,自各放出孔等量顺次放矿时，矿岩接触面可基本保持水平下降，直到某一极限高度。继续放矿，接触面逐渐发生弯曲。弯曲矿岩接触面的最低点到达放出孔时开始贫化。如不采取等量顺次放矿制度，水平矿岩接触面将在到达极限高度前就开始弯曲，这将使贫化提前，矿石损失增大。因此多放出孔放矿时，应选取合理的放矿制度，使矿岩接触面尽量保持水平，均匀下降。

贫化开始后，放出矿石的品位逐渐降低。放出矿石品位达到截止品位时停止放矿。如矿岩接触面是水平和垂直的，可用计算法确定矿块的最优放矿制度和结构参数。矿岩接触面的形状比较复杂时，需用模型试验法对比几个方案，然后择优选取。近年正试用电子计算机模拟和解析计算法来解决这类问题。

70年代中国非煤矿山推广使用振动放矿机放矿。常用的是惯性单轴振动放矿机。这种振动放矿机由振动槽、激振器、减振器、电动机和底座等组成。

振动放矿能显著提高出矿强度，增大放出孔的有效宽度，减少放出孔中的堵塞频率，还可增大放出体体积，改善矿石损失和贫化指标。它的缺点是安装和拆卸设备的工作量大，设备费用高。

连续介质放矿理论的检验

连续介质放矿理论的检验分别对放出体形和散体移动场进行了检验，证明类椭球体放矿理论全部能通过放出体形检验、移动边界检验和散体场检验。研究讨论散体移动过程的连续性检验。

连续流动检验

（1）检验内容

质量守恒定律是宏观世界必须遵守的普遍规律之一，连续流动检验就是要检验放矿理论描述的散体移动过程中是否遵守质量守恒定律。连续流动检验的基本内容就是放矿理论建立的方程(速度方程、密度方程)必须满足连续性方程。连续性方程是质量守恒定律在散体移动场中的数学表达式，不满足连续性方程的放矿理论是直接违背质量守恒定律的理论，这种理论是错误的，起码是不完备的理论。可见连续流动检验是放矿理论必不可少的检验，是必要条件检验。

（2）椭球体放矿理论的检验

椭球体放矿理论，无论η=1或η>1都具有同一速度方程，这显然与实际和理论分析不符。造成这一问题的主要原因是椭球体放矿理论的密度场是一个假象的与实际不符的密度场，即认为移动场中各处密度都相等(即η=1)，二次松散是在移动边界上开始移动那一瞬间一次性完成的。因此，在散体移动场中密度方程为：ρ=ρ0

式中：ρ为散体密度；ρ0为散体放出密度。当η>1时，在移动边界上则无法写出密度方程，因为边界上的点实际是间断点，已经超出连续函数研究的范围，或者说已经直接违背了连续介质这一基本前提。

质量通量检验

实质上微分形式的连续性方程和积分形式的质量通量计算都是连续流动检验，其区别在于前者着眼于单元体，不过问移动范围；后者着眼于整个移动范围，而移动范围正是我们研究散体移动应该特别注意的。因为只有在散体移动场中给出移动边界(给出移动带与静止带的介面)，而移动边界内又满足质量通量检验的放矿理论，才是反映散体移动规律的理论。如果说连续流动检验(微分形式的连续性方程)是散体(液体)移动(流动)满足质量守恒定律的必要条件检验的话，那么质量通量检验则是散体满足守恒定律的充分条件检验。

研究结论

(1)椭球体放矿理论当r≠0时，不能通过连续流动检验，无法进行质量通量检验。

(2)椭球体放矿理论当r=0时，能通过连续流动检验，但只有r=0，n0=1时能通过质量通量检验。

(3)类椭球体放矿理论能全部通过连续流动检验和质量通量检验。

(4)连续流动检验和质量通过检验也适用于对其他放矿理论的检验。

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