分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

倾斜中厚矿体阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究

分段凿岩阶段空场嗣后充填法是倾斜中厚矿体的高效采矿方法,但爆破、充填与采场稳定性之间关系复杂,可能存在地表塌陷、顶底板垮塌和回采损失率高的问题。采用工程类比、工业试验等手段,从回采顺序、切割方式、底部结构布置等方面对倾斜中厚矿体分段凿岩阶段空场嗣后充填法进行了工艺优化,并提出采场内不留间柱的布置方法。该方法在一步骤充填后将充填体侧帮直接与矿房相连接,并采用挤压爆破提高充填体强度和矿块的回采率。实施时间是该方法的关键,ANSYS/LS-DYNA数值模拟表明:采用中深孔挤压爆破形成切割槽时,应在采场充填及充填体养护7~9 d后进行。工程实践表明该方法具有可行性,能够为矿山生产提供技术支撑。

伪倾斜中深孔落矿嗣后充填法在缓倾斜薄矿体开采中的应用

倾角大于15°的缓倾斜薄矿体是典型的难采矿体,为解决传统采矿方法生产效率低、损失贫化大、生产能力不足等问题,基于伪倾斜布置思想,克服机械化采矿装备爬坡能力不足的缺点,提出伪倾斜中深孔落矿嗣后充填采矿法,水平中深孔落矿,可提高落矿效率,保证回采作业的安全性和高效性。推广应用结果表明,与传统采矿方法相比,伪倾斜中深孔落矿嗣后充填法的机械化水平显著提高,千吨采切比降低了55.3%,采切工程量降低了5.1%,采矿工效提高了174.7%,采场生产能力提升了300%,采矿直接成本降低了33.7%,采矿综合成本降低了34.3%。研究成果可为同类型缓倾斜薄矿体安全高效开采提供参考。

某铜矿浅孔留矿嗣后充填法采场结构参数优化

某铜矿经过多年开采,采场结构参数未及时改进,导致矿山生过程中存在安全性差、开采效率低等问题。为了保证矿山采空区安全稳定,合理提升生产效益,通过拓展Mathews稳定图法及数值模拟对采场结构参数进行优化。结果表明:利用拓展Mathews稳定图法确定采场顶板稳定性水力半径为4.4 m,采场边帮稳定性水力半径为10.0 m。结合位移、塑性区云图,在间柱宽度为10 m时,内部塑性区存在连通现象,不利于采场长期稳定,间柱宽度应在12 m以上。采场长度为40 m、边帮高度为40 m时,建议采场宽度为10 m,间柱宽度为12 m。

破碎矿段分层回采嗣后充填方案

破碎矿段的开采难度较大,现阶段主要采用无底柱分段崩落法,容易出现地表塌陷范围大、矿石损失贫化大、地压显现等问题。为适应安全环保的要求,有必要研究适应破碎矿段的高效充填采矿方法。本文以某矿山为例,综合分析矿体开采现状和技术条件,通过比较不同回采充填方案,提出破碎矿段的分层回采嗣后充填方案。

某铜镍矿两步骤嗣后充填回采地压分布与采场稳定性研究

在金属矿山开展两步骤嗣后充填回采过程中,围岩应力平衡状态多次重新分布,易诱发岩体失稳破坏等地压显现问题,为矿山安全高效开采带来巨大的安全隐患。以某铜镍矿急倾斜厚大矿体为研究对象,通过开展岩体结构面现场调查,对矿山各中段围岩赋存特征与典型工程地质岩组的岩体质量情况进行有效探查与分级评价;采用数值分析方法,构建矿山三维工程地质模型,获得了各中段两步骤嗣后充填回采过程的应力场、位移场分布规律与塑性破坏特征。依据矿山开采现状及现有研究成果,开展采场稳定性评价,实现对矿山地压显现区域的准确识别。研究结果表明:矿山各中段围岩主要发育为3组优势节理,发育程度为中等-密集;3种典型地质岩组的岩体质量Q平均值分别为3.95、8.03、6.81,且随埋深增加整体呈下降趋势。同时,受开采扰动影响,各中段采场的应力、位移与塑性破坏区域的分布规律基本相同,且二步骤回采的地压活动特征比一步骤更加显著。针对两步骤嗣后充填回采采场围岩稳定性控制难题,将研究成果与现场实际相结合,实现了对采场稳定状态的精准识别与评价。研究成果对于矿山围岩风险判别与地压管控具有重要的指导意义。

采动扰动下阶段嗣后充填采场失稳模式综合分析

为了明确某矿阶段嗣后充填(SBF)采场破坏事故原因,采用数值模拟分析结合现场监测的手段,研究SBF模式下充填体采场在不同分段开挖扰动过程中矿岩体的应力状态、位移变形和塑性区变化特征。结果表明:开采扰动对SBF采场围岩及周边巷道影响具有明显的区域特性,最大开挖效应区出现在围岩及盘区矿柱周围;不同分段的开采活动对采场顶板位移影响程度不同,在第2分段开挖过程中,导致矿房顶板的垂直位移增量最多,第3分段开挖时易形成矿柱应力集中发生剪切滑移破坏,同时也使位于矿柱内部邻近空区的巷道侧壁发生垮塌;SBF采场矿房顶板围岩以拉剪带为主,矿柱受剪切作用明显的破坏模式,现场监测结果与数值模拟的结果一致。结果可为全面认识该矿SBF采场破坏事故的规律和机理、明确SBF采矿方法采场安全潜在的危险源提供参考,还可为其他类似矿山提供安全借鉴。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

大空区嗣后充填倾斜挡墙厚度及侧压力计算分析

为了防止大空区嗣后胶结充填过程中充填料浆压力过大而导致倾斜的充填挡墙发生漏浆事故,对良山某铁矿充填挡墙的受力情况进行了分析,计算得到不同充填高度下充填挡墙受到的总压力和最大弯矩,确定一次充填高度范围,同时从抗压强度、抗剪强度及抗渗透条件3个方面分别对充填挡墙的厚度进行了分析。研究结果表明:充填挡墙侧压力随着倾斜面倾角增大而增大,当倾角为35°时,充填挡墙所受最大总压力为6721.965 k N。建立了倾斜面充填挡墙侧压力计算模型。建议一次充填高度为2.0~2.5 m,往后高度可调整为2.5~3.5 m。通过对连续充填挡墙进行厚度计算,推荐良山某铁矿充填挡墙厚度为400 mm。

大直径深孔嗣后充填法不稳固顶板支护方案研究

采场切顶巷道支护成大直径深孔嗣后充填采矿法的重点难点,支护方案显的尤为重要。针对大直径深孔侧向崩矿嗣后充填法顶板支护方案,统筹分析了切顶巷道的失稳原因,提出了切顶层两侧布置点柱与预应力锚杆-锚索支护方式,顶板区域位移监测量仅为5.97 mm,进而大幅度提高了顶板稳定性,可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。

缓倾斜中厚磷矿条带嗣后充填采矿法采场结构参数优选研究

四川某缓倾斜中厚磷矿Ⅱ号矿层中部发育有一层稳定的夹层,为解决矿山安全、高效回采面临的困难,拟推荐采用条带嗣后充填采矿法,优化研究出经济合理的采场结构参数。通过Mathews稳定图法,以95%稳定概率为目标对采场结构参数进行分析,基于分析结果,采用FLAC3D数值模拟软件对采场中矿房、矿柱宽度分别为5 m、10 m、15 m的5种组合工况进行采场结构稳定性分析。结果表明:盘区矿柱位移量、最大应力随采场宽度的增加呈增大趋势,且回采扰动对夹层影响显著;当采场长度在60~80 m时,95%稳定概率的采场宽度为10~14 m,暴露面积在620~1 100 m^(2);当采场矿房宽度大于矿柱宽度时,更有利于采场稳定。综合Mathews稳定图法与FLAC3D数值模拟结果,结合采场免压拱发育过程,推荐采场长度在60~80 m,矿房宽度为10~14 m,矿柱宽度为8~10 m。

马坑铁矿阶段空场嗣后充填采矿法扰动效应研究

为了研究地下金属矿山开采扰动岩体的破坏情况及稳定性,以马坑铁矿西矿段+100 m中段矿体开采为背景,采用FLAC3D数值模拟软件构建三维模型,模拟中深孔爆破“隔一采三”开采方式和阶段空场嗣后充填采矿法开采,探究矿体开采后次生应力场演化规律、塑性区分布特征及变形位移规律。研究表明:矿体开采引起围岩的扰动与破坏、应力集中和塑性区的分布规律大致相同,主要分布在采场顶板、隅角、断层及断层与采场交界处;岩体扰动伴随拉伸、剪切等多种破坏形式,矿柱、顶板出现不同程度的损伤,同时引起顶底板不同程度的沉降和隆起,但总体变形量保持在安全范围内;阶段空场嗣后充填后采空区的应力状态、损伤破坏及位移变形趋于稳定,能有效保持采场的稳定。

红牛铜矿超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填法的研究与应用

根据红牛铜矿东部KT2、KT2-1矿段采用的超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填采矿法采矿工艺特点,通过结合当期生产试验阶段的生产实际情况,对工艺的优缺点和采矿方法的应用以及现场实践应用情况分析,对矿山今后开采积累了大量有价值的经验。

基于FLAC-3D模拟分析某磷矿伪斜房柱嗣后充填采矿方法的稳定性分析

本文运用FLAC-3D数值模拟软件,对磷矿伪斜房柱嗣后充填采矿法的稳定性进行了深入分析。通过模拟不同采矿条件和参数下的矿体变形、应力分布及破坏特征,揭示了该采矿法的稳定性规律,为实际工程提供了理论支撑和实践指导。

谦比希铜矿下向深孔爆破分段嗣后充填采矿法试验与应用

根据谦比希铜矿深部矿体的赋存条件及围岩情况,设计采用下向深孔爆破分段嗣后充填采矿法进行回采,介绍了采准切割、凿岩道支护,凿岩爆破以及出矿充填等工艺环节。技术经济统计表明该采矿方法矿石损失仅25%,贫化15%,确保了深部矿体的安全、高效回采。

深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制

基于阶段空场嗣后充填采矿法采场围岩稳定性控制难题,以某矿山深部急倾斜厚大矿体的赋存条件为背景,从改变采场几何形态和结构参数角度出发,提出将阶段采场顶部改变为拱形结构,开展拱形结构阶段空场嗣后充填采矿法围岩稳定性研究。从采场拱形形态及阶段采场跨高比入手,分析2个因素对采场稳定性影响。研究结果表明:采场拱形形态的设置和跨高比的优化可以提升采场整体稳定性。通过建立阶段采场拱形结构力学承载模型,进行采场拱形形态及跨高比因素的影响权重分析。跨高比对采场综合稳定性的影响最大,影响权重为66.41%,采场拱形形态对采场的边墙稳定性影响显著,影响权重为94.83%。综合围岩位移、裂纹演化规律及围岩开裂区等效深度等指标计算结果,确定最优采场结构参数为:采场高50 m、跨度20 m、采场形态特征角55°。

拉拉铜矿堑沟式分段空场嗣后充填采矿法及胶结矿柱结构参数研究

针对拉拉铜矿倾斜矿体的采矿方法和采场结构参数进行研究分析,提出一种堑沟式分段空场嗣后充填采矿法。拉拉铜矿堑沟式空场嗣后充填采矿法采用“隔一采一”的方式进行两步骤开采,即超前回采一步骤矿房,嗣后尾砂胶结充填,形成充填间柱支撑顶板,再造二步骤矿房回采环境;同时采用堑沟式底部结构,利用矿石自重进行出矿。经普氏地压理论和有效区域强度理论的Bieniawski公式计算得出:随矿体厚度增加,即胶结矿柱高度增加,在达到一定安全系数的条件下其宽度也要增加。为保证胶结矿柱的稳定,其安全系数不能低于1。工业试验结果表明该方法采切比减少,由原来的6.5 m/kt降至4.5 m/kt;损失率由原设计的30%降低至10%以内,贫化率由23%降低至15%以内。

两步骤分段空场嗣后充填法在落凼矿应用研究

落凼矿原使用的留设矿柱的分段空场嗣后充填采矿法存在损失率偏大的问题。针对该问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法,以降低落凼矿的采矿损失率,并根据矿体的倾角不同提出两种不同的底部结构布置方式,以降低采场的贫损指标和采切工程量。结果表明:与原有采矿方法相比,该采矿方法经济技术指标占优,安全可靠,大大降低了采矿损失率,提高了回采率,大大提高了落凼矿的经济效益,可在落凼矿推广使用。

脉内顺路天井中深孔嗣后充填采矿法在玲珑金矿的应用

针对玲珑金矿急倾斜薄矿脉历年来一直采用浅孔留矿采矿法开采,采矿效率低且安全性难以保障等问题,提出了一种脉内顺路天井中深孔嗣后充填采矿法。在采场顶部留设顶柱,中间布置1条顺路天井作为人行通风通道,同时利用该顺路先自上而下施工所有炮孔,然后自下而上逐层爆破,爆落的矿石借自重落入采场底部,采用平底出矿穿底部结构,用铲运机装入矿车运走。应用实践表明:该采矿方法通过控制采幅实现了安全高效开采的目的,采矿损失率为1.19%,矿石贫化率为12.6%,采矿效率较浅孔留矿采矿法提高了47%,且人员通过底部出矿穿出矿,安全性大大提高。

两步骤条带式嗣后充填采矿法和全面采矿法在赣南某地下钨矿的比较研究

采用两步骤条带式回采嗣后充填采矿法,减少采空区面积,提高回收率,提升安全水平。