无底柱分段崩落采矿法以其安全、高效和低成本等优点,在国内地下铁矿山得到了广泛的应用。由于该法是在散体覆盖岩石下崩落矿石和完成出矿的,矿石损失贫化大、回收效果差的问题非常突出。为解决这一问题,国内外的大量研究集中在放矿理论、结构参数、覆盖层形成和出矿工艺等方面,并取得了丰硕成果。无底柱分段崩落法放矿过程中,铲运机的铲入深度对崩落矿岩的扰动范围和流动特征有很大影响,是造成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的重要因素,但在此方面的研究却鲜有报导。论文以大结构参数单进路放矿模型为基础,进行了三种崩矿步距条件下、七种不同铲入深度的物理模拟放矿实验,通过放出标志颗粒的位置信息,研究了不同铲入深度对放出体发育形态、矿石损失与贫化的影响,取得了如下成果:(1)放矿端部正面废石早于顶部废石侵入放矿过程。当铲入深度较小时,混岩率增加速率比较缓慢,放矿口会频繁出现结拱;随着铲入深度的增加,混岩率增加速率增大,且放矿口不易出现结拱。同时发现,放矿口矿岩的不均匀的流动是正面废石较早和大量侵入放矿过程的一个重要影响因素。(2)无底柱分段崩落法放矿过程中,铲运机的铲入深度与崩矿步距之间存在一定的匹配关系。崩矿步距越大,正面废石侵入时间越晚;铲入深度越大,正面废石侵入时间越早。铲入深度较小时,矿石量下降速率、岩石量增加速率、混岩率增加速率变化比较平缓,矿石回收率较低,混岩率也低;随着铲入深度的增加,其变化速率逐渐增大,矿石回收率与混岩率也随之增加。92 mm崩矿步距时,铲入深度为106.46 mm的回收率最优,回收率为59%左右,混岩率为16%左右。(3)铲入深度对放出体正面轮廓面沿进路方向发育的滑移面影响较大。以端壁面为参照,铲入深度小于86.46 mm时,放出体正面轮廓面沿进路方向发育的最大边迹线在120 mm左右;铲入深度大于86.46 mm时,其发育的最大边迹线在140 mm左右。正面废石侵入放矿步距内的高度在巷道顶板标高水平面以上20~30 mm,侵入倾角为70°左右;放矿口内部矿岩沿进路方向流动范围的边界在60~80 mm,其倾角为60°左右,滑移面的位置由此可以确定,滑移面是放出体的一段弧长。