露天转地下开采矿山开拓系统衔接方案的确定原则

根据国内外露天转地下开采的实例,对开拓系统衔接方案进行了归类,提出了确定开拓系统衔接方案的四大原则。并对实现原则的主要途径进行了简要论述,以期对将要实施露天转地下开采的矿山有所指导。

露天矿公路扬尘机理及抑尘

分析了露天矿粉尘的危害以及在运输荷载下的扬尘机理,提出了与传统方法完全不同的粘结、润湿和保水一体的生态抑尘思想,进行了广泛的实验模拟和现场工业试验.结果表明,新型抑尘剂具有粘结、凝并、吸湿、保水、固结路面、自适应水土环境的效果,制备工艺简单,综合费用合理,性价比高,能满足露天矿公路运输和其他作业场址的防尘要求.

复杂充填体下矿体开采安全顶板厚度非线性预测方法

以广西大厂铜坑矿92号矿体的回采为例,在分析评价传统方法的基础上,采用数值模拟方法对采场顶板的破坏机制进行模拟,分析研究顶板安全厚度与各影响因素之间的关系;采用具有高度非线性、自学习、动态处理、联想记忆、容错性等特征的人工神经网络,在数值模拟的基础上,建立安全顶板厚度非线性神经网络预测模型。实际应用结果表明,顶板安全厚度的预测结果与实际结果很接近。

进路法回采顶柱人工假顶的稳定性分析

针对用进路法回采顶柱的人工假顶暴露形状为矩形的矿山地下结构 ,应用薄板理论和能量原理对其稳定性进行分析。通过建立进路结构力学模型 ,得出了假顶变形阶段的挠曲、应力与假顶的强度、受力及工程尺寸等参数的关系式 ,并具体应用于新城金矿的顶柱回采实践中 ,结果表明

长壁工作面覆岩采动裂隙网络演化特征

以淮南张集矿1122(1)工作面为原型,制作了相似材料模型。结合分形几何理论研究了覆岩采动裂隙的分布及发育特征,并分析了覆岩采动裂隙长度与数量的分维与工作面推进长度之间的关系。研究发现:采动裂隙总数随着工作面推进长度增大而增大,且在主关键层弯曲前,裂隙总数逐渐增多;主关键层弯曲后,导致采空区中部部分裂隙闭合,而新生裂隙则不断增加。

生态型抑尘剂的选择与实验模拟研究

根据露天矿汽车运输土质路面扬尘的发生机理,从环境本底条件出发,建立了粘结、凝并、吸湿、保水等抑尘因子的选择原则,确定了抑尘因子并对其进行了粘度、吸湿、高温抗蒸发及研磨抗辗压等实验模拟,在露天矿主要运输道路和放矿平台进行了应用.结果表明,由可溶性淀粉、硅酸钠和丙三醇组成的抑尘剂,粘度可达5 10mPa·s,粉尘的饱和吸剂率达到64 6% ,恒高温(4 5℃)下单位面积的蒸发速率为0 3kg·m- 2 ·h- 1 ,抗蒸发时间达65 17h ,具有强的粘结、凝并、吸湿、保水、抗高温和固结路面等性能,而且吸附性强,当一次喷洒量为0 5～1 0L·m- 2 时,可有效抑尘5d .

诱导顶板崩落时变力学模型的建立与应用

运用时变力学理论,针对大厂铜坑矿顶板诱导崩落试验采场的地质特征,建立有限元基本方程和时变力学模型,采用多步骤开挖的准时变力学有限元方法,模拟不同顶板诱导失稳崩落模式下的塑性区发展、东西预裂硐室与崩顶硐室的安全系数,对比研究确定顶板诱导可控失稳崩落的诱导模式,即先预裂爆破后切顶诱导崩落,其塑性区主要控制在东西两条预裂缝之间,垂直向达到顶板上方58m处,最小安全系数为1.1。采用数字式全景钻孔摄像技术,对铜坑矿顶板诱导崩落实验采场的顶板围岩诱导效果进行可视化监测。发现生成20～40mm宽的预裂缝,在顶板围岩中出现大量"X"型次生裂隙。实践结果表明,该模式可以有效地实施顶板的诱导可控失稳崩落。

顶板诱导崩落技术及其在大厂铜坑92号矿体的应用

为解决大型贫矿床传统方法开采过程中存在的资源整体回收率低、后期地压控制难等问题，研究采用连续采矿一顶板诱导崩落综合技术，其空区处理与后期地压控制关键是顶板诱导崩落技术。针对华锡大厂铜坑矿92号矿体的工程地质条件，进行连续采矿顶板诱导崩落的工业试验，基于理论与工程类比相结合的方法，确定合理顶板爆破诱导崩落的参数、实施方案、安全控制措施，分析爆破诱导崩落的工程实际应用情况。试验结果表明：采用预裂爆破与诱导崩顶爆破的方法，通过对顶板的诱导崩落处理，成功地在下方采空区形成了厚度为17．8m左右的岩石缓冲垫层，有效地降低顶板冒落带来的冲击气浪危害：在预裂孔间产生明显的贯通裂隙，从而在顶板上形成诱导可控崩落，防止顶板大面积的突然垮落，改善地下开采安全生产环境：最终资源的回收率由70％左右提高到84．6%，贫化率由25%-40％降低到15％以下，实现了资源的高效回收。

充填体下连续开采诱导顶板失稳演化时变分析

利用时变边界力学理论讨论了连续采矿顶板诱导失稳崩落过程,给出了连续回采诱导顶板失稳崩落中时变边界的几何描述.RFPA软件通过单元性质弱化的方法来处理单元的破坏问题,准动态的模拟崩落体的时变边界问题,从而获得连续采矿诱导顶板失稳崩落时变边界的一种有效解决途经.通过RFPA计算分析了铜坑矿充填体下矿体连续开采诱导顶板失稳崩落过程,分析该过程中顶板诱导失稳崩落的时变效应及其规律.计算结果表明在一定的连续回采采空区的空间条件下,运用局部人工干扰诱导顶板围岩致裂,可以有效形成顶板诱导失稳崩落.

充填环境下预裂缝的爆破动力响应分析

根据广西高峰矿新采矿方法的工程实际情况,采用高能炸药的Joles-Wilkins-Lee（JWL）状态方程,以质点振动速度峰值PPV为主要指标,利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟充填采矿中预裂缝对爆炸应力波的作用机理,分析爆炸应力波在充填环境下的传播特征以及在经过预裂缝和不同介质分界面的衰减规律。研究结果表明：爆炸应力波在经过预裂缝时,质点振动速度峰值急剧衰减,预裂缝具有良好的降振效应,降振率在80%~90%之间;不同介质的分界面弱结构具有一定的降振效应,降振率在3%~10%之间;在邻近爆源一侧,预裂缝和分界面表现出能量聚集效应,且距预裂缝和分界面越近,能量聚集效应越明显,其能量聚集率最大可达25%。

露天矿运输道路生态型抑尘因子的选择

根据露天矿汽车运输土质路面特征及扬尘的发生机理，从环境本底条件出发，建立了黏结凝并、吸湿、保水等抑尘因子的选择原则．对蔗糖、可溶性淀粉、丙三醇、碳酸钠、硅酸钠等因子进行了粘度、吸湿、高温抗蒸发及研磨抗辗压等实验模拟研究，并与纯水进行了对比．结果表明，由可溶性淀粉、硅酸钠和丙三醇组成的抑尘剂，粘度可达510mPa·s，粉尘的饱和吸剂率达到65．3％，恒高温(45℃)下单位面积的抗蒸发速率为0．03g·cm^(-2)·h^(-1)，抗蒸发时间达65．17h，具有强的黏结、凝并、吸湿、保水、抗高温和固结路面等性能，而且吸附性强，不产生喷洒时的二次扬尘，对矿石加工与冶炼无任何副作用，环境友好．

杏山铁矿露天转地下覆盖层形成方法

以杏山铁矿为研究背景,结合矿山实际情况,基于随机介质放矿理论的覆盖层结构优化理论与露天转地下覆盖层回填自然分级理论,确定了杏山铁矿能满足防损失贫化、防冲击地压、阻滞水作用、减少漏风防寒保暖,可形成挤压爆破和端部放矿条件等安全功能的覆盖层厚度为45 m,形成方法为高台阶一次翻卸,并制定了详细的方案与技术保障措施。取得以下主要结论:①杏山铁矿覆盖层分整体下移层和流动层2层铺设,流动层回填废石粒度不小于20 mm,100 mm以上的粒度含量不小于40%,厚度不小于20 m。②整体下移层回填废石小于5 mm与大于5 mm的粗颗粒比例为3∶7,厚度不小于25 m。杏山铁矿实施覆盖层后的井下漏风率、矿石贫化率、井下泥石流和渗漏时间等指标评价数据良好,对类似矿山有指导借鉴意义。

武钢程潮铁矿西区放顶工程顶板地压问题的计算机模拟

采用有限单元法对程潮铁矿西区放顶过程中地压重新分布的规律进行分析,为矿山正确地确定回采顺序和对地压进行预测、管理提供了理论依据。

武家塔露天煤矿露天—井工联合开采方案

为了改善露天矿经济效果,发挥规模效益,根据地质条件、煤炭市场需求等条件,确定该矿合理的生产能力应扩大为300万t/a,因此,需要对该矿后续开采方案进行研究,针对该矿1-2#和2-2#两个可采煤层,为提高煤炭资源回收率,减少基建工程量和外排量,采用多种可行方案优选法,提出了在露天矿坑的坑底打斜,用井工开采2-2#煤层的开采方案,并对井工开采工艺、井巷掘进工程量、工作面布置、坑下斜井合理移动步距进行了确定。论述了在武家塔露天煤矿采用露天与井工开采并存的可行性、必要性和理论意义。联合开采方案在技术上是可行的、经济上是合理的。

石人沟铁矿露天转地下过渡期采场结构参数研究

为实现产量平衡,石人沟铁矿采用不停产过渡,在垂直方向上露天与地下同时开采。针对这种现状,采用AN-SYS三维有限元数值模拟方法,对北区9种不同的采场结构参数进行数值模拟分析。同时,运用模糊数学理论,建立了考虑安全和经济效益的综合模糊评判模型,最终确立了矿房长度50 m、顶柱5 m、间柱10 m、底柱12 m的最优矿房结构参数,中段回采结果证明采场十分稳定。

基于RFPA^(2D)的顶板诱导崩落时变效应数值模拟

以铜坑矿92#矿体T112-T115顶板诱导崩落试验矿段为研究对象,通过RFPA计算分析了顶板诱导崩落过程的时变效应,发现在顶板可稳最大的暴露空区面积为4500m2;在第四矿段回采后,顶板围岩极大的弱化和冒落,影响顶板高度达到48m。为了保证生产安全条件,人工诱导崩落顶板必须在回采第四步矿段后进行,其人工诱导顶板的安全高度为50m。结果表明,在一定的连续回采采空区的空间条件下,运用局部人工干扰诱导顶板围岩致裂,可以有效形成顶板诱导失稳崩落。

露天开采工艺及其风险状况的模拟

露天开采电铲卡车工艺、大型轮斗工艺和拉铲工艺都具有大型设备众多、组织管理复杂、安全隐患大等特点,并且后两者还是国内较新的工艺,这就使得高效直观的生产工艺展示以及安全培训技术手段和作业风险性研究,成为上述工艺能否成功应用的制约因素。本文研究了基于虚拟现实技术,应用Pro-E和3 D MAX软件,对露天开采工艺及其风险状况进行模拟的技术途径,建立了大型露天矿人-机-矿山虚拟环境,直观形象的模拟了轮斗、单斗卡车和拉铲三种工艺流程,同时可以进行重点风险部位的动态识别。系统为职工生产与安全培训提供了一个良好的平台。

高分段中深孔崩矿顶板诱导崩落连续采矿法在铜坑矿的应用

针对复杂充填体下大型贫矿体的开采,用传统的采矿方法存在着矿柱不能安全高效回收、资源损失大、采场顶板控制困难、采空区处理技术难度大、成本高、易诱发大规模地压、矿山安全没有保障等一系列问题,对此中南大学采用了高分段中深孔崩矿顶板诱导崩落连续采矿法。通过在铜坑矿92号矿体的工业试验,该技术较传统采用的采矿方法有许多的优点,并取得了较好的技术经济指标,对类似矿体的开采有一定的指导作用。

基于梁模型的采场顶板稳定性分析

针对多层矿开采的特点,将采场顶板岩层假设为简支梁,结合岩梁和材料力学理论、岩石力学知识,推导出顶板最大拉应力与其上方岩层厚度之间的关系式,据此得顶板岩层与其相邻的矿层厚度比对顶板稳定性的影响。此外由采场层状顶板的跨距计算方式,得到其极限跨距并作为判断顶板稳定的依据。

钻孔水力开采技术

介绍了新兴的采矿技术──钻孔水力开采，指出其特点、影响因素、应用条件和在我国推广该技术的巨大技术经济意义。