甘肃金川二矿区下向进路充填法开采充填体稳定性分析

金川二矿区充填体的稳定性一直是从事金川镍矿岩石力学研究诸多科研人员长期关注的一个问题。本文通过数值模拟方法分析了金川二矿区进路顶板失稳破坏的可能形式。针对金川二矿区下向进路充填法开采,提出了两种提高进路顶板稳定性的改进方案。此外,还对很多学者关心的金川二矿区充填体的整体稳定性问题进行了思考,给出了其不存在整体失稳可能性的观点。

下向充填法钢筋混凝土假顶布筋参数及最优吊点位置研究

人工假顶构筑方案的合理性是急倾斜破碎矿体实现下向充填法安全高效充填回采的关键和核心环节。本研究以某铜矿钢筋混凝土人工假顶为研究对象,基于薄板理论和弹性力学并结合实际下向进路充填回采工艺,建立人工假顶等效力学模型,解析钢筋混凝土人工假顶布筋参数:30 m长沿脉进路假顶至少需布置底筋104根;同时采用斜吊筋吊挂于底筋距离边帮0.8 m的位置,设计上下盘帮吊筋间距为500 mm,则上下盘斜吊筋各60根;吊筋的最优悬吊位置为距端部0.2~0.25人工假顶跨度的位置,此处吊筋受力合理且较为经济。本研究为钢筋混凝土人工假顶布筋设计及吊筋悬吊方案提供了计算思路及工程参考。

基于LS-DYNA的进路充填采矿法爆破对周围充填体的影响分析

焦家金矿采用下向进路充填采矿法开采时,矿体爆破对旁侧进路的充填体造成很大的影响。通过LS-DYNA软件建立二维平面模型,其外部尺寸为5.5 m×3.0 m,其中矿体尺寸为3.5 m×3.0 m,充填体尺寸为2.0 m×3.0 m,在矿体中建立一排炮孔,共4个,炮孔直径42 mm,孔距0.8 m,孔边距0.5 m。模拟下向进路充填采矿法开采,矿体单侧、两侧或三侧有充填体时,爆破对充填体的影响。为了充分研究不同孔边距对充填体的影响程度,还模拟了不同孔边距时充填体的破坏范围,获得充填体内有效应力变化规律及充填体内破坏范围,研究结果表明:应力波在矿体中传播比较快,而在充填体中传播的速度较慢;随着孔边距的逐渐增大,爆破导致填充物的失效区域也迅速减少。在实际生产中,应充分考虑充填体的破裂深度及破碎效果,焦家金矿采用下向进路充填采矿法的爆破孔边距应控制在0.3~0.7 m。

焦家金矿下向进路充填采矿法人工假顶优化设计及应用

针对焦家金矿北翼矿体下向进路充填采矿法人工假顶失稳的问题,在现场调研的基础上分析了人工假顶失效原因,并提出了人工假顶优化设计方案。将"田"字形布置的进路改为"品"字形布置,采用吊筋连接相邻进路人工假顶,增设竖筋,充分利用胶结充填人工假顶强度,提高了人工假顶的稳定性。现场工业应用取得了较好的效果,采矿成本降低了18. 88元/t。该人工假顶优化设计施工方案为焦家金矿北翼矿体安全高效回采提供指导,对类似矿山人工假顶构筑具有一定的参考价值。

某铜矿破碎矿岩条件下分段空场嗣后充填法的应用实践

以某铜矿为例,针对矿岩破碎的地质环境,采用下向进路采矿法进行采充后,改变矿体原有破碎的地质环境,为分段空场嗣后充填法的使用创造条件.通过对不同采场参数进行数值模拟对比分析,选定了适合矿山生产实际的采场结构参数,大幅度降低了矿山的采矿成本,对于类似矿山有一定的借鉴意义.

高水充填采矿法在焦家金矿的应用

介绍了高水固结材料所具有的含水量高 ,流动和悬浮性好 ,适合长距离管道输送 ;凝结速度快 ,早期强度高 ,后期强度稳定 ,硬化体压裂后还能恢复其强度 ;原材料广泛 ,无毒无害 ,很适宜作矿山井下充填材料等突出特点。以此材料作为充填料进行了各种充填采矿方案的工业试验。以下向进路充填法为例全面地介绍了采场构成要素、回采工艺及实践中的一些经验。总结了高水固结充填法的优点和不足 。

基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术分析

为探索下向进路胶结充填采矿法充填技术经济分析的科学方法，通过建立下向进路力学模型求出承载层应力分布规律及最危险点的位置，确定该种采矿方法充填体稳定性评判依据，并在此基础上，应用可靠度理论建立承载层稳定性极限状态方程，以及承载层稳定性可靠度不变时充填成本与进路宽度、承载层厚度之间的关系方程。结合某矿山实际情况，得出该矿山下向进路胶结充填采矿法承载层稳定性可靠概率为90％和在不同进路宽度条件下承载层厚度与充填成本之间的关系方程。研究结果表明，增加承载层厚度、减少承载层的灰砂比，既可保证承载层的稳定性，又可降低充填成本。对不同进路宽度的承载层厚度与充填成本之间的关系对比分析结果表明，当该矿山进路宽度增加到5．5m和6．0m，承载层稳定性可靠度达到90％时，充填成本将分别增加3．5％和7．7％，采场的生产能力提高10％～20％。

充填体覆盖下大断面六角形进路离心模拟试验

金川镍矿是我国最重要的镍矿资源基地,矿区岩石破碎,龙首矿区采用的小断面六角形进路分层下向胶结充填采矿法为厚大破碎矿体的安全开采提供了成功经验。金川公司二矿区东部贫矿体厚大、埋藏浅,开采技术条件相对较好,但矿岩品位较低,采用小断面六角形进路由于开采成本高、效率低,无法满足东部贫矿体的开采要求。为了降低成本、提高采矿效率,提出了采用中深孔落矿的大断面六角形进路下向充填法,六角形进路从4 m(腰宽)×5 m(高度)提高至16 m(腰宽)×20 m(高度)。采用离心模拟试验对自重应力影响下的大断面六角形进路充填体的变形破坏进行分析,试验结果表明:随着离心加速度的逐步增加,上覆充填体的位移也逐渐增大,在离心加速度为70g时进路两帮发生坍塌破坏,92g时顶板发生破坏,顶板稳定性强于两帮的稳定性;两帮发生破坏时最大累计竖向位移为0.627 cm,顶板发生破坏时最大累计位移为0.904 cm,顶板比两帮能够承受更大的极限变形量;充填体破坏模式主要为拉伸破坏和剪切破坏,六角形进路最终形成半椭圆的塌落拱并趋于稳定。

基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术经济分析

采用弹性力学中梁理论的分析方法,建立了下向进路充填体的力学模型,求出了下向进路承载层的应力分布规律及最危险点的位置,确定了下向进路胶结充填采矿法充填体稳定性评判依据.在此基础上,将可靠度理论引入下向进路胶结充填采矿法充填体的相关研究,提出了基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术经济分析方法,并结合某矿山实际情况,建立了该矿山下向进路胶结充填采矿法承载层稳定性可靠概率为90%时,不同进路宽度条件下承载层厚度与充填成本之间的关系方程.研究表明:加大承载层的厚度、减少承载层中的灰砂比,既可保证承载层的稳定性,又可以降低充填成本.对不同进路宽度时承载层厚度与充填成本之间的关系对比分析表明,当该矿山进路宽度增加到5.5 m或6.0 m时,承载层稳定性可靠度达到90%时充填成本将增加3.5%或7.7%,采场的生产能力将提高10%或20%左右.该项研究对安全、高效、低成本的矿石回采具有较为重要的理论意义和现实意义.

某高岭土矿崩落法转充填法采矿工艺优化研究

根据某高岭土矿的开采技术条件和生产现状,对现有采矿工艺效率低、劳动强度大及引起地表部分区域沉降等问题进行剖析,结合国内类似矿山研究和实践成果,提出了上向进路充填法和下向进路充填法两种可行的采矿工艺。经技术和经济论证,选择了更安全、经济、高效的下向进路充填法。下向进路充填法自上而下分层回采、充填,进路尺寸为3.3 m×3.3 m,上、下相邻分层回采进路呈垂直布置,巷修机落矿,矿用卡车运输并卸载至盘区溜井。研究表明,采用下向进路充填工艺后,井下作业人员精简43.7%,单条进路生产效率提高了216%,回采率增加了14%。

佩吉铜金矿采矿方法优选及现场工业试验

为了更好地使塞尔维亚紫金矿业佩吉铜金矿实现达产目标,针对佩吉铜金矿一采区的开采技术条件,选择上向进路充填采矿法和下向进路充填采矿法进行对比,同时开展了两种采矿方法详细的采矿工艺研究,通过技术经济指标进行综合对比优选。结果表明:上向进路充填采矿法是更适合一采区的主体采矿方法。此外,由-85 m分层的现场工业试验可知,上向进路充填采矿法能够取得较好的经济指标,采矿实际成本为155.09元/t,采矿损失率为5%,贫化率为6%,同时也达到了预期的经济效果,可在佩吉铜金矿一采区推广应用。

吉林富家矿提高充填体质量的措施

吉林富家矿原采用电耙出矿的下向六边形进路胶结充填法,随着开采深度的增加,原来的采矿方法出现了采场出矿效率降低、损失贫化增大等问题。为此,采用了铲运机出矿的高分层胶结充填法。但新方法对充填体强度要求高。经过试验,对原有充填工艺进行了改造,使充填体强度大为改善。

下向进路倾斜分层胶结充填体稳定性研究

下向进路胶结充填采矿法在我国金属矿山绿色开采中得到了广泛的应用。通过FLAC3D数值模拟软件研究了不同分层数目、分层角度、充填体厚度及采空区跨度高度比对充填体顶板稳定性的影响规律。研究结果表明:分层数目、分层角度及采空区跨度高度比均与充填体顶板下沉位移呈正相关关系,特别是当跨度高度比增至1.75时,2分层充填体顶板的最大位移达到了24.56cm;充填体厚度与其下沉位移呈负相关关系;不同分层数目下,充填体顶板最大主应力均以压应力形式存在,且分层数目越多,压应力越大;随着分层角度及采空区跨度高度比的增大,顶板最大主应力逐渐由压应力转为拉应力,特别是当分层角度为10°时,2分层充填体顶板的最大拉应力达到了140kPa;随着充填体顶板厚度的减小,顶板压应力集中区域逐渐由“半圆形”转为两头凸起、中间凹陷的“马鞍形”。研究结果可为下向进路充填开采的充填设计和应用提供参考。

深部高应力破碎矿床下向进路充填采矿法盘区卸荷回采应用研究

针对高应力条件下深部破碎矿床开采中存在的底鼓、侧帮垮塌和侧鼓地压危害,设计了基于盘区卸荷开采的下向大尺寸进路充填采矿法盘区卸荷回采方案。通过GOCAD软件建立大型精确矿体仿真模型,并转换成FLAC3D数值模型进行计算分析,结果表明:盘区卸荷回采对水平应力的卸荷效果明显,分层采用两步骤进路开采顺序有助于改善盘区卸荷效果。盘区卸荷回采现场应力监测结果表明,卸荷回采盘区进路水平应力总体来说有较大的下降,平均卸荷约23%,回采进路收敛处于稳定状态,且大孔掏槽控制爆破回采大断面进路提高了盘区采矿效率,试验盘区生产能力达1200 t/d,贫化率为5.0%,损失率为4.5%,采矿直接成本基本控制在(71±2)元/t,取得了良好的技术经济指标。

下向进路充填采矿法人工假顶优化研究与应用

下向进路回采过程中,人工假顶的稳固性是保证下向进路采场安全的重要因素。通过对三山岛金矿下向进路采场人工假顶受力情况进行分析,结合薄板理论,计算出人工假顶厚度与抗压强度函数曲线并得出人工假顶合适的厚度与强度,即人工假顶厚度为0.8 m,强度不小于1.5 MPa,并结合现场实际应用并利用FLAC3D数值模拟软件对下向进路采场回采前后人工假顶应力场、位移场及塑性区分布规律进行分析。结果表明,0.8 m厚的人工假顶在下向进路采场回采过程中能保持稳固性,保证下部采场的安全性,研究结果可为矿山下向进路人工假顶设计和施工提供理论依据。

基于层次分析和模糊数学的采矿方法优选

某铁矿矿体产状平缓,矿岩软弱破碎,自建矿以来一直使用无底柱分段崩落法,该采矿方法在生产过程中存在矿石损失贫化大、支护强度大、采矿成本高等问题,已不适应矿山生产要求。本文综合利用层次分析法和模糊数学进行采矿方法优选,根据最大隶属原则,排定各采矿方案的优劣次序,推荐采用下向进路充填与大直径深孔嗣后充填联合采矿法。现场试验结果证明:该采矿方案在开采安全性、适应性、成本和效率方面的优势较为突出,具有良好的推广价值。

金川三矿区下向进路胶结充填采矿法采场结构参数优化

为了解决金川集团三矿区下向进路胶结充填采矿法单炮爆破量少、采矿成本相对较高等问题,在金川集团三矿区开展了包括5m×4.5m、5.5m×4.5m以及6.0m×4.5m在内的3种不同断面尺寸的采场进路现场试验。得到了采场进路顶板竖直方向最大压应力、顶板最大下沉量以及两帮最大收敛变形量。然后采用层次分析法(AHP)和逼近理想解排序法(TOPSIS)的综合评价模型,建立了考虑安全、经济、技术、外部条件、环境条件等五方面因素的综合评价体系,优选出了5.0m×4.5m的最佳断面尺寸。试采结果表明:优选后的5.0m×4.5m断面尺寸比原5.0m×4.0m断面尺寸采场单炮矿量提高12.5%、采矿成本降低4.9%。同时也说明了AHP-TPOSIS方法在下向进路充填采矿法采场结构参数优化中的有效性。

大断面六角形进路爆破试验研究

针对金川龙首矿西一采区贫矿低品位、高成本等问题,将六角形进路断面规格及爆破技术参数进行优化。运用数值模拟运算,将六角形进路断面结构参数由4 m×5 m×6 m(顶、底宽×高度×腰宽)优化为4 m×8 m×8 m,并在龙首矿西一采区进行六角形断面现场爆破对比试验。试验组采用分层两步骤爆破方式回采大六角形进路,一步骤采用矿山当前爆破技术参数回采上梯形进路,二步骤利用水平拉底式回采下梯形进路。基于试验结果对比表明:采用分层两步骤爆破方式回采大断面六角形进路,炸药成本降低,进路出矿量增加,达到了预期目标。

解决下向分层回采进路通风问题可行性分析

下向分层进路胶结充填采矿法进路回采过程中的通风采用传统的局扇风筒来加强通风,该通风方式存在诸多的缺陷。通过分析下向分层进路胶结充填采矿法在进路回采过程中出现的通风问题以及目前局扇风筒通风方式的缺陷,提出了铺设铁皮回风管道形成通风回路的方案建议,并对其技术可行性和经济可行性进行探讨分析。

大马芦10-70矿体采矿方法优化选择

本文对10-70矿体所选的上向分层块石胶结充填法和下向进路式充填采矿法做了详细的技术经济指标分析比较,综合分析得出上向分层块石胶结充填法是综合经济效益最佳的采矿方法,开采后不仅能保证上部系统工程的安全,而且能达到绿色环保开采的目的。