无底柱分段崩落采矿法由于具有开采强度大、生产效率高、采矿成本低、作业安全以及使用灵活等特点,是目前国内外地下金属矿山中广泛使用的采矿方法。目前我国的放矿理论主要是基于点源放矿。点源放矿没有考虑到放矿口尺寸对散体移动规律的影响,导致理论研究时的放出体形态和实际生产过程中放出体形态有差异,使放矿理论和实际生产过程脱节。目前,无底柱分段崩落法采场结构参数主要是根据物理实验来确定,但是缺少理论指导,没有完善的损失率、贫化率计算公式。因此,研究崩落矿岩的流动特性及其放矿规律,降低崩落采矿法的矿石损失和贫化,对提高矿山经济效益具有重要的意义。本文主要研究内容及结论如下。(1)通过放矿口对散体移动规律的影响实验,分析了散体流动速度与散体颗粒的大小和放出口尺寸关系。考虑了放矿口尺寸的影响,改进了随机介质放矿理论,建立了基于非点源的随机介质放矿理论放出体方程。(2)根据随机介质放矿理论,放出体的方程为非标准的椭球体。当其菱形布置时并非五点相切,而是上三点相切或下三点相切。采用随机介质放矿理论方程建立了进路间距优化的数学模型,并推导出崩矿步距的理论计算公式。(3)分析了端部放矿时放出体正面、侧面以及顶部废石混入造成矿石贫化损失的原因,推导出了放出体顶部和侧面废石混入造成贫化率的计算公式,以及各种贫化情况下回收率的计算公式,完善了随机介质端部放矿理论贫化损失指标的计算方法,通过矿山实例验证,本文的计算公式与矿山生产实际基本相符。(4)分析了影响结构参数优化的经济技术指标,建立了无底柱分段崩落法结构参数优化的多目标优化数学模型。通过实例验证,该数学模型能够得出的结论,符合矿山生产实际。