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。

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°。

基于均匀实验的萨热克铜矿嗣后充填参数数值模拟研究

为确保萨热克铜矿分段空场嗣后充填采矿法采场稳定性,确定合适的采场结构及充填工艺参数,基于均匀实验设计方法,采用FLAC^(3D)软件分别模拟了矿房顶底部充填高度,顶底部水灰比强度和中间层水灰比强度三个因素开采效果的影响,得到顶板位移、底板位移与顶底板充填高度、顶底板水灰比、中间充填层水灰比关系式。结果表明,顶底板充填高度越大,水灰比越大则顶板位移越小,即充填效果越好。推荐矿山采用灰砂比为1∶6充填料对采场进行嗣后充填,可有效控制采场围岩变形,确保采场稳定。

分段空场嗣后充填采矿法在厂坝李家沟采区的应用

以厂坝铅锌矿李家沟采区为实例,详细介绍了分段空场嗣后充填采矿法安全高效环保开采工艺应用,包括采切工程布置、回采工艺、应用效果及在生产过程中需注意的问题。现场开采实践表明,该开采方法具有生产能力大、效率高、成本低、作业安全性高、地压活动得到有效控制等特点,实现了矿体开采的安全、高效、经济的技术目标。

下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法的优化研究

针对下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法凿岩硐室工程量大、采准工程施工困难、空区顶板不规则、出矿不安全、充填接顶率低等问题进行优化研究。通过优化上部凿岩巷道的布置形式,克服了上部凿岩硐室工程量大,施工困难以及顶板不规则的问题;改进了下向深孔的布置形式,由下向平行孔改成下向扇形孔,提高了深孔凿岩效率,改善了空区顶板轮廓,提高了空区顶板的稳定性;通过采用遥控设备回收空区内的残矿,解决了出矿过程中的安全问题。优化后的采矿工艺顶板稳定性提高,回采作业安全,充填接顶率显著提高;采切比降低了8.09 m^(3)/kt,贫化率降低了7%,单个采场生产效率提高了200 t/d,可供类似矿山借鉴。

阶段空场嗣后充填胶结体强度模型及应用

以两步骤阶段空场嗣后充填胶结体所需强度为研究对象,通过分析胶结充填体在空区所起的力学作用,认为胶结充填体的力学作用主要表现为改善顶板岩体受力状态支撑顶板破碎岩体、为采场围岩提供侧限压力、抵抗采场闭合和限制尾砂流动。基于胶结充填体剪切破坏机制引起的垮塌,充分考虑影响充填体稳定因素,借助楔体滑动理论分析充填体滑移面上具有滑移趋势三维楔体的极限平衡状态,推导出胶结充填体危险力学环境(一侧临空、一侧受尾砂侧压力)下的抗压强度模型。大红山铜矿48-54线盘区51线胶结矿柱垂直应力实测结果以及稳定性结果验证了模型的合理性。研究成果对深化充填采矿理论研究具有重要意义,对相似矿山具有较高的应用和推广价值。

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%。

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明:矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。

五立铁矿采场结构优化数值模拟

合理的采场结构参数是实现矿山安全高效开采的重要前提。针对五立铁矿的矿岩条件,设计采用阶段空场嗣后充填法开采围岩稳固的厚大矿体。以此为工程背景,采用Mathews稳定图法与FLAC^(3D)数值模拟相结合的方法对采场结构参数进行优化研究。首先利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,计算得出采场临界跨度为22m;然后通过改变采场跨度,借助FLAC^(3D)数值模拟软件进行优化分析,得出16 m和18 m的矿房跨度下,矿房可以保持稳定,因此建议矿房跨度小于18 m。

谦比希铜矿主矿体深部保安矿柱稳定性分析

谦比希铜矿深部矿体采用大直径深孔分段空场嗣后废石充填法开采,存在凿岩巷道稳定性差、上盘垮冒严重等问题,导致采场回采效率低、安全性差,制约矿山生产能力,同时上部采用嗣后分级尾砂充填,隔离保安矿柱仅厚21 m。为保证深部嗣后采场的安全回采,选用FLAC3D对保安矿柱的稳定性进行分析研究。结果表明,在当前条件下,21 m保安矿柱能有效隔离上下采区,防止上部充填尾砂涌入下部采场,保证采场作业安全。

改进铜坑锡矿分段空场嗣后充填采矿法的设想

铜坑锡矿采用一步骤采场和二步骤采场宽度相同的分段空场嗣后充填采矿法开采 ,其胶结充填量占总充填量的 50 %。作者提出改进方案 :用较小尺寸布设需胶结充填的一步骤采场 ,用较大尺寸布设非胶结充填的二步骤采场。这样可达到减少胶结充填量 。

倾斜极厚矿体回采方案设计研究

从安全高效开采角度出发,结合大型低品位厚大矿体开采技术条件、嗣后充填采矿法生产工艺、生产能力及采准工程布置情况等因素,提出2种可行回采方案。利用有限元分析软件Midas/GTS进行采场稳定性数值分析,计算结果表明:采用方案一时,回采后期盘区内二步非胶结充填采场顶板中央处将产生较为明显的塑性应变,采场整体稳定性低于方案二。基于典型盘区内各矿块生产能力及出矿量,并综合考虑各方案的安全性、产能及各方案不同特点后,确定回采方案一适合达产期间应用,回采方案二适合达产后应用。

阶段空场嗣后充填采场稳定性分析:模型及试验研究

针对龙湾铁矿阶段空场嗣后充填采矿过程中充填体及围岩稳定性问题,利用相似模拟试验,监测矿块开挖和采场充填过程中采场及其围岩位移场的演化规律;将充填采场简化为薄板力学模型,导入COMSOL Multiphysics软件平台进行数值分析。将数值计算结果与相似模拟结果进行对比,发现二者比较吻合,表明模型计算所得的位移和应变规律基本符合实际。研究结果显示,采场稳定性与矿体强度、充填体强度、采场完整性等因素密切相关。本研究得出的充填采场及其围岩的位移场和应变场分布演化规律,能够为类似矿山的充填采矿作业提供参考依据和数据支持。

某矿分段空场嗣后胶结充填底柱置换方法研究

某铜矿在回采过程中留有大量顶底柱,为安全回收顶底柱中的高品位矿石,减小损失,采用分段空场嗣后胶结充填采矿法,并以高强度充填体置换底柱,铺设人工假底作为下中段的人工假顶。结合矿山生产条件,展开了底柱置换方法研究,确定出了置换空间形成的方法和参数。通过理论计算出了钢筋混凝土的配筋,并提出了具体的钢筋铺设工序。该方法已被矿山成功应用,可为同类矿山借鉴。

大空区连续充填的挡墙参数优化方法及应用

对于采用阶段空场嗣后充填采矿法的矿山,空区体积较大时需采取连续充填方式,充填料浆进入空区后随着时间的推移会呈现不同的状态,不同区段对挡墙的作用力也不同。以某铜矿为例,采用3种不同方法对其充填挡墙参数进行了计算和优化,结果表明:可将挡墙原50 cm厚钢筋混凝土结构优化为40 cm厚素混凝土结构,现场应用效果良好,未发生挡墙垮塌、漏浆事故,不仅缩短了施工时间,还取得了显著的经济效益。该计算方法可为其他类似矿山充填挡墙参数设计提供参考。

长走向平行钒铁矿体协同开采方案研究

七角井矿区的钒、铁双层矿体走向长度超4 km且呈近似平行产出,下盘铁矿开采时损失贫化率高且上盘钒矿资源保护难度大。根据钒铁矿体走向长、近平行产出、厚度负相关、空区隐患大的开采技术条件特征,采用平面分区、开采时序规划、采矿方法优化、区域稳定性控制等技术来实现钒铁矿协同开采。根据铁矿“中间厚、两端薄”、钒矿“中间薄、两端厚”的形态特征,将长走向的钒铁矿体分为东区、中区及西区。工程空间上,双层矿体共用一套开拓、采准、运输等开采系统;开采时序上,在提高铁矿生产能力的同时保证了钒矿开采的时间灵活性;采矿方法上,东区及西区铁矿采用阶段矿房嗣后膏体微胶结充填法,中区铁矿采用阶段矿房法转崩落法;此外,通过中区崩落顶板及上盘围岩,东、西区膏体充填方式保证了矿区开采时及开采后的区域稳定性。研究表明:所提出的协同开采方案使矿山铁矿设计开采储量增加了1064.7万t,膏体充填每年消耗干抛层、尾矿等矿山固废86万t以上,矿山安全及经济效益明显。

大团山矿床-580m以下矿体采矿方法选择的探讨

冬瓜山铜矿大团山矿床开采设计生产能力为1 800 t/d,其中-580 m中段开采系统于2006年底投产。经过几年开采,-580 m以上开采的资源逐渐枯竭,为了保证矿山生产衔接,实现大团山矿床安全、高效开采,对大团山矿床-580 m以下矿体采矿方法的科学、合理选择显得尤为重要。在分析大团山矿床开采技术条件及开采实践经验基础上,对大团山-580 m以下矿床开采提出了大直径深孔和中深孔落矿的阶段空场嗣后充填采矿法,详述了盘区划分、回采工艺以及开采时应注意的安全措施。

阶段空场嗣后充填胶结充填体力学强度模型研究

利用普氏平衡拱理论、侧帮楔体滑动理论,构建阶段空场嗣后胶结充填体向临空面滑动的失稳模型,在考虑采场长度、高度、宽度、倾角、围岩和充填体自身材料力学特征、充填体与围岩接触面特性和爆破震动等影响因素的基础上,推导出胶结充填体在极限平衡状态下所需单轴抗压强度理论公式。以某地下稀土矿山为工程实例,开展需求强度设计、影响因素分析和充填配比试验研究,研究结果表明:采场宽12.5 m、高50 m、长40 m和倾角68°时,考虑1.5的安全系数后,充填体设计需求强度1.55 MPa;需求强度随采场长度、高度增加而增大,随采场宽度、倾角增加而减小;采场高度、宽度、倾角和长度对需求强度影响依次降低;推荐灰砂比1∶6、质量浓度78%的充填料浆,28 d抗压强度1.52 MPa,塌落度26 cm,流动度210 mm,流动性能较好,泌水率9.4%,不离析满足生产要求。

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。

吴集铁矿-200m中段矿柱安全回采试验

吴集铁矿-200 m中段以上一步骤采场基本回采完毕,正在进行充填,为了保证生产稳产衔接和积累二步骤矿柱回采经验,急需开展-200 m中段矿柱回采试验。结合赋存条件、矿柱特征,采用分段凿岩阶段空场嗣后充填法,顺利实现安全高效回采,为其他中段矿柱回采提供技术参考。