某铜矿细粒级全尾砂充填试验及应用研究

针对某铜矿原有采矿方法存在损失贫化大、生产效率低等问题,优选采用充填采矿法回采,首先对该铜矿尾砂进行全尾砂充填材料特性试验,得到了合适的絮凝剂类型及剂量等,然后进行多种充填配比试验,确定了不同采矿方法的充填工艺,工程实践结果表明,全尾砂料浆的流动性及充填体强度能够满足井下回采技术要求。

大规模采空区矿柱回采方法研究

为高效回采某矿区大规模采空区的矿柱,以该矿区290 m中段以上矿柱为研究对象,根据矿柱及采空区赋存条件及相互关系将矿柱赋存状态分为两类,一类为两侧垮满废石,另一类为采场敞空。通过Mathews稳定性图解法分析采空区的稳定性,研究得到大部分采空区顶板处在稳定区向崩落区发展的过渡区内。结合每一类矿柱的开采技术条件,提出了三种不同的矿柱回采方案,经过安全、技术和经济指标对比后确定了每一类矿柱的回采方案:对于两侧垮满废石的矿柱采用分段崩落采矿法回采,对于采空区敞空条件下的矿柱,先对采空区进行胶结充填处理,然后采用分段空场嗣后充填采矿法回采。

柿竹园钨多金属矿切割槽快速形成技术应用实践

柿竹园钨多金属矿采用阶段大直径深孔侧向崩矿嗣后充填采矿法,切割天井高度大。为了安全、稳定、快速形成切割槽,通过对比分析矿山可采用切割天井形成方法的优缺点,确定采用天井钻机成井深孔侧向爆破拉槽技术。工程实践结果表明:采用天井钻机成井深孔侧向爆破拉槽的方式能够快速可靠地形成切割槽,该技术具有机械化程度高、作业安全、掘进速度快、成井质量高、施工精度高、劳动强度低等优点。切割天井直径为1.2 m,每月成井速度达到80~100 m,切割槽炸药单耗为1.17 kg/t,对实现智能化开采具有十分重要的意义,同时切割槽的快速形成有助于矿山井下采场快速具备出矿能力。

基于组合赋权TOPSIS法的采场结构参数优选

为解决运用数值分析方法获得最优采场结构参数中权重确定的难点,提出了一种基于组合赋权的逼近理想解的排序法(TOPSIS)综合评判方法。综合考虑影响采场结构参数中经济、技术、安全三大类因素,运用层次分析原理建立采场结构参数的评判体系,采用熵权法和层次分析法确定采场结构参数中各指标的组合权重,计算出各采场结构参数方案基于评判指标的综合优越度,实现采场结构参数的优选。最后,以湖南某矿山的采场结构参数选择为实例,建立了9种备选方案,得出5种安全可行方案的优越度分别为:方案2,40.8%;方案3,70.2%;方案5,26.8%;方案6,52.9%;方案8,4.7%,从而确定方案3最优。

谦比希铜矿薄矿体采场结构参数优化及应用

谦比希铜矿N1矿体产状较平缓,厚度薄,采用房柱采矿法回采。为安全经济回采该矿体,对采场结构参数进行了优化,得出最优的采场结构参数为:一步骤采场宽度8 m,矿柱宽度和长度均为5.0 m,矿柱间距3 m。现场试验表明:该采场结构参数下试验采场回采安全系数为1.15,回采过程中矿体安全稳定,未发生采空区垮塌等安全生产事故,矿石贫化率为10.50%,矿石回采率为74.80%,提高了矿山的经济效益。

基于灰色关联理论的采场结构参数优选

为了研究川口钨矿的采场安全性并确定合理的采场结构参数,应用MIDAS数值模拟方法,得出了不同采场结构参数下的顶板应力和位移,从安全角度初步确定了较优的采场结构参数。采用灰色关联理论,全面考虑影响采场结构参数的经济、技术、安全三类因素,建立了4种备选方案,计算出各采场结构参数方案基于评判指标的灰色关联度,分别为0.821,0.842,0.865,0.817,从而确定最优采场结构参数,即顶柱厚3 m,矿房跨度为15 m,矿柱跨度为8 m。实践证明,运用数值模拟和灰色关联理论优选采场结构参数的方法是科学可行的。

分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度的优化

采场跨度对矿山企业井下生产作业的安全性、经济效益以及开采效率影响重大。为选择合理的采场跨度,以安徽某铁矿为工程背景,运用FLAC3D数值分析软件和数学方法对分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法两步骤盘区采场跨度进行了研究。首先依据Mathews稳定图法计算结果,设计6组盘区两步骤采场跨度方案;然后利用MIDAS/GTS和FLAC3D构建相应仿真模型进行数值计算;最后基于Critic赋权法,引入采动效应参数和充填材料费用作为成本型评价指标,盘区生产能力作为经济型评价指标,对6组采场跨度方案进行安全性和经济效益综合评价。结果表明:方案Ⅴ(一步骤采场跨度15 m,二步骤采场跨度17 m)在综合评价中评分最高,属最优的两步骤采场跨度方案,且在现场工业试验中能够较好地满足矿山生产的安全、高效和经济需求。

中深孔爆破对采场人工假顶的影响研究

为探究爆破对采场人工假顶稳定性的影响,采用LS-DYNA动态分析软件,对中深孔爆破对4.75 m厚的人工假顶的扰动破坏进行了数值计算。结果表明,在应力波自孔底向孔口方向传播的过程中,爆破应力逐渐减小,且在人工假顶中的分布均匀,衰减较快。顶部留设0.5 m厚的保护层后,人工假顶绝大部分单元的最大有效应力值小于充填体的塑性破坏强度,表明爆破作用对人工假顶的破坏较小。在某铅锌矿进行了现场爆破试验,并在人工假顶关键位置布设位移监测点,结果表明,中深孔爆破后,人工假顶和采场边帮无垮塌和冒落现象,顶板沉降位移较小,爆破效果良好。

超细全尾砂絮凝沉降参数优化模型

为了得到最优的絮凝沉降参数,以絮凝沉降正交试验数据为训练样本和检验样本建立BP神经网络预测模型。絮凝剂单耗、料浆浓度及絮凝剂浓度作为输入因子,沉降速度和极限浓度作为输出因子。对比隐含层节点数对模型训练过程及预测精度的影响,选取最佳预测模型节点数为9。将絮凝沉降参数细化输入到预测模型中,从而搜索出优选样本,优选参数絮凝剂单耗为4.5 g/t,絮凝剂浓度为0.11%,料浆浓度为15%。经实验对比,该模型对絮凝沉降参数预测结果的相对误差能控制在5%左右,精确度较高,可以作为絮凝沉降参数优选的一种新思路。

高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型

为准确计算某矿山高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力损失,在固-液两相流理论的基础上,综合全尾砂充填料浆管道输送阻力影响因素,通过因次分析法构建高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型。运用计算流体动力学方法(CFD)研究充填料浆体积浓度、流速、管道直径、固体混合料密度等因素对管道输送阻力的影响,得到360组管道阻力损失值;采用最小二乘法回归计算管道输送阻力模型系数,并抽取4组常用工况点对计算模型进行误差分析,根据回归系数显著性检验方法,得到各因素的影响程度关系。计算模型结果与泵送环管实验的误差在5%左右,能满足本矿山充填系统设计需要。

基于PSO-ELM的建筑物爆破震动速度预测

针对影响爆破震动速度因素之间复杂的非线性关系,利用粒子群算法(PSO)的全局搜索最优解原理和极限学习机(ELM)处理非线性关系能力,建立了爆破震动速度预测的PSO-ELM模型。以某地区爆破震动实测数据为例,选取总药量、最大段药量、爆破点与监测点距离、建筑物所在地面震动速度和测点到地面的高度等5个因素为输入变量,以建筑物震动速度为输出变量。结果表明,PSO-ELM模型训练值与预测值,测试值与预测值的均方误差分别为0.18和2.56,平均相对误差控制在6%以内,显示出该模型具有良好的训练精度和泛化能力。对比传统ELM模型,PSO-ELM模型不但提高了精度和泛化能力,而且降低了训练样本数和隐含层节点数变化对训练结果的影响,提高了模型的拟合能力,在类似预测工程中有一定的推广价值。

上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性

基于充填料浆采场流动规律和分级尾砂充填进路终态,研究了上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性。将充填料浆采场流动分为不受限沉积扩散和受限向上堆积两个过程,结合充填料浆采场充填终态,从50%充填接顶率开始,按5%递增梯度构建不同充填接顶率的充填体三维模型,运用MIDAS/GTS有限元软件模拟分析不同接顶率充填体受力状况,提出了考虑抗拉、抗压安全系数和拉应力、压应力集中区域体积的综合安全系数方法,用于评价充填体的稳定性。以某矿山为例的评价结果表明,对于二步进路采场开采,一步进路采场充填体的接顶率和综合安全系数越大,其稳定性越高;当接顶率不足75%时,抗拉、抗压安全系数大于1,综合安全系数小于1,充填体有失稳风险;而当接顶率大于75%时,抗拉、抗压安全系数和综合安全系数均大于1,充填体处于稳定状态,其稳定性满足安全生产要求。