浅谈自然崩落法在破碎矿体中的应用
摘 要：说明了自然崩落法崩落的采矿原理，介绍了该法在地下矿山破碎矿体中的应用，客观阐明了该法目前主要存在现场实践经验不足、生产技术管理落后、新工艺生产效率低、自动化程度不高等问题，并在此基础上论述了该法今后的技术发展方向是提高阶段崩落高度、简化底部结构和采用无轨设备出矿等。
关键词：地下矿山 自然崩落法 破碎矿体
一、绪论
美国于15年成功试验了自然崩落法，经过百余年的不断发展，目前已在全世界20多个国家的50多座矿山中得到了应用。自然崩落法已经成为一种生产能力大、劳动生产率高、开采成本低廉、工艺简单、作业安全性好的地下采矿方法，在条件适宜的金属矿山普遍受到欢迎，它是目前唯一可与露天开采相媲美的一种地下采矿方法。
二、自然崩落法的实质及应用背景
（一）自然崩落法的概念
自然崩落法又称矿块崩落法，它是借助自然应力为主要荷载进行岩体崩落的。即在矿块的底部进行拉底形成足够大的空间后，将产生应力集中，当应力值超过矿体的抗拉、抗剪强度时，矿体沿节理、片理逐渐破裂开始崩落。
（二）自然崩落法崩落原理
在易于自然崩落的矿体中，利用矿体本身所固有的节理裂隙分布特征和低强度特性，在矿块底部进行一定面积的拉底形成矿石冒落的自由面，必要条件下辅以巷道、深孔割帮，削弱矿块与周围矿石及围岩的联系等诱导工程，改变矿体内应力的分布状态，促使矿石按要求逐渐产生破坏、失稳并借助矿体重力场的作用，自然崩落成适宜的矿石块度，达到最终落矿的目的。
三、应用自然崩落采矿法需要注意的方面
自然崩落法对矿岩物理性质要求较高，在应用时对矿体开采技术条件的要求相当严格，需要很高的生产管理水平，而且应用这种方法比使用其它方法更具风险性。一旦自然崩落法的工程布置完工，几乎没有更改的余地。直至目前，国内外采矿界对该采矿方法仍处于研究和探索之中。
（一）自然崩落法采矿的基本条件
①矿体必须厚大，具有足够大的开采规模；②矿化较均匀，矿体内夹石含量
不宜多；③矿体必须是易于破碎的岩体；④地表允许塌陷。前两项是矿体地质条件，是应用自然崩落法的基本条件；后两项是岩体物理性质条件和环境开采条件，是应用自然崩落法的必要条件。
（二）采用自然崩落法的矿山需要确定的要素
矿体可崩性、块度分布，适应不同矿体类型的放矿模式、放矿点或放矿带间距、出矿系统设计、拉底顺序和支护设计。详细了解局部和区域地质构造、使用能描述岩体特性的公认的岩体分类方法，了解区域和扰动应力状态。
（三）自然崩落采矿法潜在的主要问题有以下几个方面
1、地质资料
地质数据的局限性和不准确性是导致自然崩落法采矿风险的因素之一。
2、矿岩体数据
地质勘探钻孔资料反映的是整个矿体的“线”信息，根据对有限个钻孔的“几孔之见”进行综合分析，建立反映整个矿床地质模型是采矿设计最关键的一步。
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。
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。
四、自然崩落法采矿方案的制定
一是要努力研究降低采矿成本的措施，尽量增加回采高度，向全面、连续崩落的技术高度发展；二是要根据不同用途和服务年限来确定底部结构工程支护与维护方法，完善底部结构工程的掘进、支护以及拉底装药爆破和出矿等设备的配套，以提高产量和生产效率；三是应进一步完善矿石可崩性评价方法和块度预测方法，研究采用现代数学方法与计算机技术相结合的手段建立准确、可靠、简单的矿石可崩性评价准则，研究采用现代声发射技术探测并计算沿节理面破碎的原
始块度，在此基础上进一步研究二次应力作用和放矿过程中由于相互挤压摩擦而产生的附加破碎，从而确定最终崩落块度；四是应加强计算机放矿过程模拟和计算机放矿管理与放矿控制技术研究。
五、结语
自然崩落法自从美国Pewabie铁矿问世以来，迄今已有100多年的历史，国际采矿界积累了丰富经验。我国在20世纪60年代才开始酝酿运用自然崩落矿山的应用。铜矿峪矿应用自然崩落法进行高中段大面积覆盖岩下放矿管理，在国内尚属首次，唯一可借鉴的只有国外一些特大型矿山生产管理的经验，这种采矿方法在目前很大程度上还存在于经验的基点上。这就需要更多的人不断去探索，使之更趋于理性程序化，人们更容易去掌握它。自然崩落法的试验、生产在我国仅仅是刚刚开始，鉴于实践经验的不足和管理水平的落后，矿山不能盲目地选择应用自然崩落法，而要根据矿山的实际情况，慎重研究分析是否可用该法。
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