顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明:切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。

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。

矿山充填体内预构巷道工艺方法研究

目的:为解决阶段空场嗣后充填采矿法中二步骤矿柱采场开采面临充填体内开挖巷道支护量大、效率低、成本高的问题,实现二步骤矿柱采场出矿巷道快速成型。方法:本文针对国内某铁矿开展了充填体内预构巷道的工艺方法研究,采用调研、理论分析和试验的方法,分析预构载体在采场内的受力,进行预构载体的材料调研,选择橡胶充气芯模作为预构载体,结合矿山井下开采条件对橡胶充气芯模进行改造,设计了预构载体的布置方案,并开展了工业试验。结果:结果表明:采用橡胶充气芯模作为预构载体,一次充填高度不易超过2 m,以避免橡胶充气芯模受到破坏。预构载体的尺寸确定需综合考虑巷道断面参数和预构载体的运输、安装等因素。与钻爆法在充填体内开挖巷道相比,采用橡胶充气芯模预构巷道可将施工效率提高近5倍,施工成本降低44%,并避免了钻爆法对充填体的破坏,降低了支护成本。意义:本文提出利用橡胶充气芯模作为预构载体,在一步骤采场充填前放置在预形成巷道处,待充填体凝固后收缩橡胶芯模而形成巷道,研究成果对国内类似矿山具有借鉴意义。

浅孔诱导落矿小分段空场采矿法在某金矿的应用

针对某金矿矿岩节理裂隙发育、矿体稳固性差、采准工程掘进与支护困难、回采安全性差等问题,在局部矿体破碎区域开展了浅孔诱导落矿小分段空场采矿法试验研究,利用矿岩本身的力学特性和受人为工程控制的崩落应力场来崩落破碎矿石。详细介绍了该方法的采场结构参数,采切工程布置、拉底切割和落矿等工艺。现场应用表明:采用该方法开采,采场生产能力达127 t/d,采矿损失率为9.2%,矿石贫化率为14.6%,取得了较好的效果,对于该类矿体的安全高效回采具有一定的借鉴意义。

白音诺尔铅锌矿下向中深孔分段空场采矿法稳定性分析

针对内蒙古白音诺尔铅锌矿采用下向中深孔分段空场采矿法存在的顶板暴露面积大、采空区高度高、回采过程中需在采空区上部作业的安全风险,采用采空区稳定性分析理论及数值模拟等方法,探究顶板安全厚度及采场稳定性。研究结果表明:当采场跨度为5~30 m时,采空区顶板安全厚度为4~15 m;根据Mathews稳定图及数值模拟分析结果,白音诺尔铅锌矿采场较为稳定,阶段高度50 m,分段高度13 m的采场结构参数及回采顺序较为合理。研究可为相似矿山安全生产提供一定参考。

基于3Dmine的采空区治理工程实践

通过对某金矿采空区资料收集及现场调查,利用3Dmine软件建立了该金矿采空区+巷道三维数字模型,准确获得了各中段采空区的实际边界和采空区形态等相关信息。针对采空区情况,结合矿区生产实际,经综合分析研究,提出了采空区治理方案,即:对矿区已经贯通连成一体的采空区群/塌陷坑(四中段以上)采用地表废石充填,四中段未贯通的采空区采用中深孔强制崩落顶板,将上部自地表“灌入”的废石充填到采空区,同时采取密闭隔离的方式联合治理;对于其余地段的采空区,已经结束回采且无法进入的区域采取在中段石门密闭隔离的方式进行治理,尚在开采的其他采空区采取施工措施工程进行坑内毛石回填并密闭隔离方式治理。通过多项措施的综合运用,彻底消除了发生大面积地压活动并引起地面塌陷的隐患,为井下正常生产作业创造了良好的条件。

缓倾斜薄矿体分段空场法开采采场结构参数优化研究

缓倾斜薄矿体安全高效开采直接关系到矿山的高质量发展。基于室内试验与Hoek-Brown岩石强度标准来确定岩体力学性质,并利用3DMine-Midas GTS耦合技术构建了矿山三维数值模型,采用FLAC 3D软件对四种采场结构参数方案下的采场顶底板位移、最大/最小主应力和塑性区分布进行了模拟分析。发现极限暴露面积低于600 m^(2)时采场是稳定的,并建议采场结构参数取值为40 m×15 m。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

某地下矿山上下矿体同时开采的安全性协调

针对国内某地下金属矿山,通过确定开采范围及对象、开采技术条件分析、采矿方法选择、矿块布置、矿块生产能力分析及矿块生产搭配协调,来保障上下主矿体采用空场法同时开采的安全性。该文的研究对于地下矿山上下矿体采用空场法同时开采时,上下采区安全关系的协调具有一定的指导作用。

大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法应用研究

板庙子金矿针对矿体内溶洞区发育的富水厚大复杂难采矿体的实际特点,借助深孔凿岩台车、装药台车、遥控铲运机、湿喷台车等先进的大型无轨机械化设备,试验成功了大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法。提出的平底式底部结构施工简单,采切工程量小;采用装药台车实施散装ANFO炸药机械化装药、高精度数字雷管微差爆破,使单次爆破最大总装药量达到10 t,爆破振幅控制在0.3 cm/s以内,并实现了30 m高、4 m2小断面切割天井一次爆破成井;根据不同的溶洞赋存位置和体积,通过优化爆破回采顺序、修复炮孔、"隔山打牛"爆破等多种方式,使单采场生产能力达到2 000 t/d,采矿回收率为94%,贫化率小于7%。

露天地下联合开采空区残留矿石

我国西部某铁矿受前期掠夺式开采,形成了大量采空区,积压了大量矿石,存在严重的安全隐患。对老空区进行了人工探测,掌握了该矿空区形态、大小、分布及资源量。根据空间分布及采矿技术参数,将该矿老空区分为3类。为充分利用空区残矿资源,结合相关研究,提出露天地下联合开采空区残留矿石方案。根据此方案,954 m中段以上残留矿柱和顶板采取露天开采;924 m中段以下矿体以及露天坑内具有开采条件的边坡挂帮矿体,利用原矿床开采形成的开拓系统采用地下开采方式进行回收;954 m中段至924 m中段矿体,上部20 m由露天坑底自上往下凿岩,下部10 m由924 m中段自下往上凿岩,爆破留下的矿石做下部中段回采的覆盖岩石,在以后逐步回收。该方案既充分回收了采空区残矿资源,又消除了采空区大面积冒落的隐患,具有极高的经济效益和社会效益。

某锡矿缓倾斜中厚矿体的分段空场嗣后充填采矿法

华南某锡矿体由于倾角缓厚度大,构造变形复杂,矿石无法借助自重实现搬运,且顶板暴露面积大,无轨设备无法进入采场作业;同时采空区面积大,若均采用胶结充填则成本过大。针对以上问题,在采用分段空场嗣后充填采矿法的基础上,对采场中的参数进行结构优化,交替布置矿房与矿柱时,对第一步骤回采的矿柱尽量设计较小的尺寸,嗣后进行胶结充填,同时对第二步骤回采的矿房尽量设计较大的尺寸,嗣后进行非胶结充填,从而解决了矿石无法实现自重搬运、顶板管理困难以及胶结充填成本过大等问题。实践证明:改进后的方案使矿山综合生产能力提高112%,矿石贫化率降低0.5%,每年的充填费用减少540万元,提高了综合生产能力,增强了作业效率,实现了矿体开采安全、高效、经济的技术目标。

大直径深孔阶段空场嗣后充填法隔离矿柱合理间距研究

基于安徽某铜矿大直径深孔阶段空场嗣后充填法开采技术条件,根据矿柱安全系数公式计算出隔离矿柱合理宽度为20 m左右,运用材料力学简支梁平衡理论分析计算了隔离矿柱合理间距为60-65 m。以理论计算值为依据,数值模拟中采用3种方案分析不同隔离矿柱间距参数下矿岩的应力和位移变化规律。研究结果表明：当隔离矿柱宽度为20 m时,矿体开挖后在采场顶底板表现为拉应力状态,在隔离矿柱处表现为压应力状态,且应力和位移随着隔离矿柱间距的增大而增大,尤其是当隔离矿柱间距为70 m时,采场应力和位移明显增大,矿柱剪切破坏的程度加大,且顶板安全率小于1,因此间距为65 m时是较为合理的,计算结果符合矿山实际。

采空区处理技术的分析研究

本文综述了空场采矿法中的常用的采空区处理方法的优缺点,并对新型采空区处理方法进行了详细的分析研究。

急倾斜厚大矿体阶段深孔空场崩落联合采矿法

以红岭矿区铅锌等多金属矿体为研究对象,针对原铅锌矿开采中存在的生产能力小、劳动效率低、分段采准工程量大、成本高、采场顶板暴露面积大、安全性差、维护费用高等问题,试验研究采用脉内脉外联合采准、阶段凿岩、平行深孔孔间微差精准起爆崩矿、铲运机阶段集中出矿、一次爆破回收矿柱、封闭隔离采空区综合工艺。经现场工业试验,矿房生产能力可达到970 t/d,采矿损失率3.19%,贫化率5.25%,采矿直接成本29.22元/t。试验证明该采矿工艺简单实用、劳动效率高、生产能力大、采矿成本低,而且能有效避免矿柱大量损失,是急倾斜厚大矿体安全高效开采技术的重大进步。

中国钨矿采矿技术现状分析

综述了我国大部分钨矿山的开采现状及历史发展沿革,介绍了现阶段钨矿开采的典型方法,并对各种采矿方法和采矿装备进行了评述,对我国钨矿采矿技术的未来发展有一定的启发、借鉴意义。

金凤公司1号矿体试验采场稳定性及地压控制的实践

采场地压控制是空场采矿法开采工艺的关键环节。通过对金凤公司工程地质调查和岩体稳定性综合评价,提出合理的地压控制措施,优化采场结构参数和采场支护方法,并通过回采期间地压监测,确保了采场安全。

阿勒泰某金矿采矿方法优化研究

阿勒泰某金矿目前使用浅孔留矿法开采,具有明显的优点和突出的缺点。随着矿脉在深部合并、变厚,为实现矿山安全高效开采,需要对采矿方法进行优化。本文对该矿上部采空区的稳定性进行了评价,设计了优选出的阶段空场嗣后充填采矿法,并提出了充填系统框图。阶段空场嗣后充填采矿法试验采场的采准施工正在进行中,可以预计采矿作业的安全性和经济效益将大幅提高。

控制空场嗣后一次充填质量的技术改进

充填接顶和采场脱水是应用充填采矿法的矿山急需解决的两个技术问题。结合某矿分段空场嗣后一次充填采矿法的多年实践,分析了充填接顶和采场脱水问题的产生原因,详细叙述了控制空场嗣后一次充填质量的改进技术。改进后,采场充填接顶率显著提高,充填采场基本无多余积水。改进技术对条件相似的矿山推广空场嗣后一次充填采矿法具有借鉴价值。

高分段采矿技术试验研究

分段空场法是开采中厚及中厚以上矿体的高效采矿方法。为提高国内矿山应用这种采矿法的采场生产能力,在柿竹园有色金属矿进行了高分段采矿技术的试验研究。试验中将试验采场划分为22m和43m两个分段,在凿岩硐室内用环形深孔钻机钻凿 105mm的上、下向垂直平行深孔,采用大孔距小抵抗线微差爆破崩矿,崩矿后,用铲运机在采场底部出矿。试验取得了成功,为我国中厚以上矿体的开采提供了一种新技术。