极薄矿体采矿经济模型及应用

广西某矿为极薄矿体,其0.4 m厚度以下的脉幅较多,采用传统经验判断法无法评价其经济效益。为充分利用该矿有限的矿产资源,以矿石综合品位、脉幅厚度及采矿成本等经济技术指标为基础,定义采幅系数,并结合盈亏平衡法,通过生产数据的归纳总结和分析,建立采矿经济模型,综合评价极薄矿体的可回采性,确定适宜的采幅参数。该方法为矿山提高资源回收量、增加采矿效益提供了科学依据,可确保矿产资源开发取得实效,实现可持续发展。

松阳县象溪镇鲁峰钼矿地质特征及开采方法研究

为查明松阳县象溪镇鲁峰钼矿基本地质特征和开采方法,着重论述钼矿矿体的地质发育特征,掌握矿体的发育规律和成因类型。矿体主要特征是矿体赋存于石英充填破碎带,顶底板围岩为黑云母斜长片麻岩、凝灰岩、花岗岩等。矿体受张扭性断裂构造控制明显,控矿断裂一般亦呈舒缓波状、首尾相接的斜列式分布。根据矿体的发育特征和展布规律制定相应的采矿方法。钼矿开采方法为全面法,对矿体进行回采。

矿山采动卸荷岩体力学参数劣化规律研究

矿山开采对采动影响区域内的围岩形成扰动,弱化岩体力学性质,其参数劣化规律是数值模拟与分析计算的主要问题之一。以铜坑矿92#矿体连续采矿顶板诱导崩落试验采场为对象,运用卸荷岩体力学理论,确立了开挖卸荷岩体力学参数计算模拟的计算流程。结合有限元数值模拟方法,建立了岩体卸荷等效模型,进行了6步连续卸荷的计算,得到了地下连续采矿顶板卸荷岩体力学参数的变化规律,并运用多项式实现了卸荷岩体力学参数与卸荷量变化值的函数拟合,获得了采动卸荷岩体力学参数的劣化规律。结果显示,卸荷第6步时,计算不收敛,表明此时顶板已经完全破坏而发生崩落;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、凝聚力和弹性模量随开挖卸荷的推进呈逐渐减小的趋势,最终的参数分别相当于初始值的55%、50%和50%,但泊松比呈逐渐增大的趋势,最终值相当于初始值的1.15倍。其结果说明了采动卸荷导致了岩体质量的劣化,卸荷岩体力学参数与卸荷量的函数为采动卸荷力学响应的动态分析提供了理论基础。

某急倾斜薄金矿脉开采方法的选择研究

文章对浅孔留矿、上向水平分层充填、无底柱分段崩落法作为初选的采矿方法,引入AHP层次分析法,对采矿成本、回采率、采切比、贫化率、年产量、通风条件等六个指标进行权重分析,再针对各指标权重进行归一化,得到各个采矿方法的综合评分。对比各项指标及其综合评分发现,上向水平分层充填采矿法指标最优。经过工业试验,在利用上向水平分层充填采矿法后,发现该金矿充填采矿达到了预期的产量目标,并在各技术经济方面体现出较好的适用性。

高地应力硬岩矿山诱导致裂非爆连续开采初探——以开阳磷矿为例

在阐述深部金属矿硬岩在高地应力作用下储能特征的基础上,分析随着金属矿山开采深度的不断增加,诱导致裂矿岩非爆连续开采方法实现的可能性。实现非爆连续开采硬岩矿山有2个必要条件:一是高效能采掘设备,二是有发育的岩体节理等结构。高地应力矿区岩体开挖卸载后,应力重分布会造成岩体强度的弱化,不稳定块体增加及地下水渗流条件改善,为机械开采提供了有利条件。通过对开阳磷矿深部磷矿体进行的地质调查和对深部磷矿体矿开展的高应力硬岩矿山非爆开采试验,进一步论证高应力诱导致裂硬岩的可行性。通过诱导工程和测试诱导巷道的松动圈范围,证明卸荷作用下岩体的节理、裂隙迅速扩展,诱导巷道的松动圈范围超出爆破松动区范围;松动圈内矿体可实现高效率机械化开采,从而实现硬岩矿山的非爆连续开采;比较独头掘进和开挖诱导巷道下多自由面掘进的效果,诱导致裂条件下开采效率得到显著提升,而且还改善了块度分布。

基于采矿环境再造的开采顺序时变优化研究

根据卡房矿新山矿段的地质条件和生产能力要求的实际情况,基于采矿环境再造连续开采的思想,提出了3种可行的开采顺序优化方案。运用MIDAS/GTS有限元分析软件,建立了复杂矿体的三维有限元模型,模拟并分析了3种不同开采顺序优化方案的力学时变效应。研究结果表明:随着开采的逐步推进,采场的应力和位移不断增大,并出现了明显的应力集中;3种方案中采场周围最大压应力均达到了27 MPa,顶板最大压应力不超过15 MPa,最大拉应力达到了1.2 MPa;顶板最大沉降位移值分别为82.9、84.4、84.5 mm;顶板有较大范围的拉应力区域出现,3种方案拉应力区域面积占顶板面积的比例最大分别达到22%、22.3%和23.5%,但拉应力区域的时变规律表现出显著的不平衡性和突变性。运用采场结构对采动过程响应的时变分析,以拉应力损伤区域和顶板的沉降位移为评价指标,提出方案1的开采顺序为最优方案。

高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明:随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。

卸荷岩体力学参数劣化规律的细观损伤分析

基于细观损伤力学和卸荷岩体力学理论,以铜坑矿92号矿体连续卸荷开挖试验采场岩体力学参数为初始值,运用RFPA软件,建立岩体卸荷计算的等效数值模型,并对分步连续卸荷进行计算,研究岩体卸荷破坏过程和声发射效应,得到卸荷岩体力学参数的变化曲线以及卸荷岩体力学参数的劣化规律。研究结果表明:卸荷第19步即卸荷量为3.8 MPa时,岩体发生破坏失稳;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、黏聚力和弹性模量随卸荷的推进逐渐减小,最终值分别相当于初始值的54%,50%和52%;泊松比则逐渐增大,最终值相当于初始值的1.16倍。这表明卸荷效应劣化了岩体力学参数,得到的卸荷岩体力学参数劣化规律拟合曲线和方程为采动卸荷力学响应的动态分析提供了依据。

金属矿开采节理演化诱发覆岩变形失稳机制研究

金属矿开采诱发覆岩变形是一个复杂的力学问题,在工程活动的扰动下,采空区围岩的原始应力状态将被打破,引起覆岩的应力重分布,从而达到新的应力平衡状态。当覆岩中存在一些软弱结构面时,这些软弱结构面将不断地发展、演化,并可能出现贯通,其对覆岩的变形和破坏具有明显的影响。针对节理条件这一变量,采用Udec二维离散元模型,分析了双岩桥模型和四岩桥模型中各岩桥破裂特征及机制,并对比了两组模型中顶板应力释放规律及特点。采用3组对比模型实验,分析了0°/90°,45°/45°,20°/70°节理条件下岩移特点及变形机制。基于数值模型,对镜儿泉矿区实际节理条件下的地表变形特征和沉陷范围进行了研究,模型结果与地表变形GPS监测结果具有很好的一致性。

急倾斜薄矿脉夹制作用下中深孔爆破模拟与参数优化

以内蒙古某金矿急倾斜薄矿脉中深孔开采为工程背景,采用经验类比、数值计算和现场试验等手段开展研究.分析了不同爆破参数下薄矿脉中深孔爆破围岩裂纹演化规律,得到了爆破孔网参数与爆破超欠挖百分比、爆破裂纹密度及围岩质点振动速度等指标之间的关系.结果表明:当孔间距为1.2~1.4 m时,爆破超欠挖面积趋于零;当抵抗线为0.8~1.0 m时,爆破块度较均匀;最优中深孔爆破参数为抵抗线1.0 m,孔间距1.2 m.现场中深孔爆破试验验证了本文的研究结果.

金属矿山充填体强度分布规律实验研究

西藏甲玛铜多金属矿二期工程首采地段采用充填采矿法进行开采。由于在充填过程中充填料浆的离析分层等原因致使形成的原位充填体具有不均匀性,其强度与实验室充填体标准试块的强度也有很大差异。通过建立大比例尺三维立体仿真物理模拟实验系统,研究采场内充填体强度的分布规律。结果表明:在水平方向上充填体强度随料浆流动方向上呈先增大后减小的趋势,高灰砂比的充填体强度波动程度较小,且在下料口位置附近充填体强度与标准充填体试块强度相当;在竖直方向上充填体强度随深度的增大而增大,且高灰砂比的充填体强度增幅较大。通过对充填体样本进行电子扫描显微镜实验观察其微观结构,从本质上解释不同位置充填体强度差异的原因。

原地溶浸开采中的多过程耦合作用与反应前锋运动:1.理论分析

原地溶浸开采受到孔隙介质中的流体流动、矿物溶解、水溶液组分扩散等多过程的耦合作用,其动力学过程可用溶解反应前锋运动来研究。从流体流动、溶解反应与扩散的耦合和反馈作用建立了反应前锋运动的动力学模型,分析了反应前锋的形态稳定性及其主要影响因素。流体流动与溶解反应的正反馈作用可导致复杂的反应前锋形态并对原地溶浸开采有重要影响。

协同开采及其技术体系

在现有采矿与环境关系协调理念的基础上,引入协同理念,提出"协同开采"科学命题。明确协同开采的基本概念,指明协同开采提出的意义,构建协同开采的技术体系,分析协同开采与现有协调理念的区别与联系及可耦合性。以某矿多空区条件下碎裂资源的开采为例,开展协同开采技术应用研究,发明采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法,完成主要矿层的协同开采方案设计。工程应用表明:协同开采作为一种新的采矿技术模式具有强劲的生命力和较大的推广应用价值,为隐患资源或具有特殊工程目的矿床的开发利用指明了一条科学可行的发展方向。

高浓度全尾砂料浆管道输送数值模拟研究

高浓度全尾砂胶结充填采矿法在地下黑色金属矿山中应用广泛,高浓度全尾砂胶结充填料浆管道输送技术是研究该采矿方法的重要内容。以吴庄铁矿高浓度全尾砂胶结充填开采为背景,根据该矿山需要达到的充填能力,选择内径为90 mm、113 mm和122 mm的充填管道,采用双精度流体力学软件fluent-2ddp研究高浓度全尾砂料浆在充填管道内的流动状态。根据矿体的赋存状态、矿山生产规模和充填料浆的性质,构建管道输送系统数值模型。设定管道入口和管壁的边界条件,进行料浆输送过程的数值解算,分析解算结果。研究结果表明,与90 mm和122 mm管道输送相比,113 mm管道输送料浆的压力损失和流速最合理;料浆在弯管内侧流速骤增,且显著大于外侧;料浆流速在管道断面上近似抛物线分布,最大流速位于管道中心的上方。

基于岩体时变力学参数的深部矿段回采顺序优化

基于岩体力学的时变参数演化规律,设计高峰深部矿段5种可行的回采顺序方案。运用耦合建模技术构建深部矿段复合空区的三维有限元模型,再采用FLAC3D仿真技术,实现岩体时变力学参数下不同回采顺序的时空演化规律。研究结果表明:各种回采顺序下的局部岩体最大拉应力和压应力都达到岩体的抗拉和抗压强度,应及时处理采空区;随着回采推进,顶底板位移逐渐增大,在最后1步达到最大值,并且受不同工艺的影响,最大位移表现出差异性;顶板位移最大沉降分别为50.0,38.0,74.0,64.9和70.5 mm,底板最大垂直位移(底鼓)分别为68.6,34.9,47.6,45.8和46.4 mm;岩体的破坏主要表现为剪切和拉伸塑性破坏,其中方案3和方案4的剪切破坏体积比方案1,2和5的剪切破坏体积,方案5发生拉伸破坏体积最大,方案2的整体塑性区体积比方案1的稍大。综合采场的生产能力和形变应力及其塑性破坏特征分析,选择较优的方案2。

石人沟露天转地下采矿方法优化选择

针对石人沟露天转地下这一特殊开采环境,运用层次分析法和模糊数学的基本原理对多种采矿方法进行评判优选。评判优选过程中,综合考虑了影响露天转地下采矿方法的各项指标,如技术、经济指标及边坡稳定程度等;将待选择方案指标转换成隶属度矩阵,通过层次分析法得到各因素权重向量,从而建立模糊综合评判模型;利用模糊数学原理计算出各方案基于影响因素的综合优越度,从而确定第3种方案最优。

金属矿山深部采场稳定性分析与结构参数优化

稳定的采场是金属矿山深部安全开采的关键。针对云南某矿的工程地质条件和矿体赋存特征,采用Mathew法对采场极限暴露面积进行理论计算,得到采场长度为30 m和40 m时,采场极限暴露面积分别为600 m2和684 m2,运用2种数值建模法对理论计算结果进行模拟验证,模拟结果表明采场极限暴露面积介于600~700 m2之间。研究结果表明,结合理论计算和数值模拟方法,能够在保障矿山安全开采的情况下合理确定最优采场结构参数。对2种数值建模模拟法进行对比可知,与常规建模数值模拟法相比,简化建模数值模拟法表现出明显的优势。

类综合指数法在采矿方法选择中的应用

针对传统的采矿方法选择中模糊数学法、层次分析法、灰色聚类法以及神经网络法存在的弊端,把计量经济学中的综合指数法原理引入采矿方法选择中,建立起了采矿方法选择的类综合指数法模型,使原来采矿方法中定性的比较转化成定量的分析,用直观的数字来评价采矿方法优劣。通过建立类综合指数法模型优选采矿方法,对采矿方法中的开采技术及矿体赋存条件指标进行综合评价,通过类综合指数计算,得出内蒙古某铜矿Ⅰ号矿床铜矿体开采中阶段矿房法的类综合指数最大,达到0.564,最接近Ⅰ级标准的0.586。据此可判断出采矿方案优劣程度,最终选出最优采矿方法,其结果与矿体开采实际情况基本一致。把类综合指数法引入采矿方法优选中,简化了采矿方法选择问题,大大提高了采矿方法优选效率。

基于坍落度的充填膏体流变特性研究

从膏体充填料浆坍落度的角度判别所制备充填膏体的流变特性,建立基于锥形坍落度和柱形坍落度的充填膏体流变参数模型,通过试验方式检验两种模型的坍落度与流变参数的相关性,并对比柱形坍落度与锥形坍落度试验的优越性.结果表明:柱形坍落度试验和模型更能准确测定高浓度充填膏体的流变参数;柱形坍落度模型在数学公式表现形式上,比锥形坍落度模型更为简单;柱形坍落筒的设计与制备比锥形坍落筒更为简单,取材更为方便;锥形坍落筒几何结构较柱形坍落筒更为复杂,试验过程中难于填料,并易于产生气泡,进而影响试验的准确性.

含水量对散体流动性的影响

在大量试验研究和理论分析的基础上，阐明了改善散体流动性对散料处理工程的重要性；揭示了水份对散体流动性的影响规律及其对细粒物料摩擦力和粘结力的作用机理；得出了在散料处理工程中控制散体最优含水量有益于避免堵塞的重要结论。