复杂应力环境下胶结充填采矿法进路开采顺序优化

针对复杂应力环境下胶结充填采矿法进路开采顺序合理性问题,以金川二矿区为例,借助数值仿真软件构建三维数值模型,对不同进路开采顺序下应力场、位移场及塑性破坏区进行分析;在此基础上,采用组合赋权与模糊综合评价相结合的方法对进路开采顺序优化,并开展现场工业试验。结果表明:不同走向进路开采顺序和进路开采空间顺序均对开采区域最大主应力、最大拉应力、垂直位移、塑性破坏区以及临近下一采场最大主应力、垂直位移有一定程度影响;采用下盘至上盘、先开采垂直矿体走向进路的开采顺序时,采场整体开采安全性高,且现场试验效果良好。研究结果可为复杂应力环境下胶结充填采矿法进路开采顺序设计与优化提供理论依据。

基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术分析

为探索下向进路胶结充填采矿法充填技术经济分析的科学方法，通过建立下向进路力学模型求出承载层应力分布规律及最危险点的位置，确定该种采矿方法充填体稳定性评判依据，并在此基础上，应用可靠度理论建立承载层稳定性极限状态方程，以及承载层稳定性可靠度不变时充填成本与进路宽度、承载层厚度之间的关系方程。结合某矿山实际情况，得出该矿山下向进路胶结充填采矿法承载层稳定性可靠概率为90％和在不同进路宽度条件下承载层厚度与充填成本之间的关系方程。研究结果表明，增加承载层厚度、减少承载层的灰砂比，既可保证承载层的稳定性，又可降低充填成本。对不同进路宽度的承载层厚度与充填成本之间的关系对比分析结果表明，当该矿山进路宽度增加到5．5m和6．0m，承载层稳定性可靠度达到90％时，充填成本将分别增加3．5％和7．7％，采场的生产能力提高10％～20％。

基于可靠度理论的下向进路充填体强度确定方法

充填体强度确定是制约胶结充填采矿技术发展的三大充填体力学问题之一.阐述了采用传统方法确定充填体强度的不足,结合下向进路力学分析结果,提出了基于可靠度理论的下向进路充填体强度确定方法和随机参数敏感性分析方法.并结合某矿山现场实际,探讨了下向进路承载层稳定性可靠概率的合理取值,认为承载层稳定性可靠概率为90%时可以满足现场生产的需要.分别采用蒙特卡洛法、改进的JC法和JC法计算了该矿山废石料充填进路承载层所需的强度值,分析了各随机参数对承载层稳定性可靠概率影响的敏感性,探讨了承载层稳定性可靠指标与安全系数之间的关系.所提出的方法对阶段充填采矿法充填体强度确定也具有良好的适用性.

甘肃金川二矿区下向进路充填法开采充填体稳定性分析

金川二矿区充填体的稳定性一直是从事金川镍矿岩石力学研究诸多科研人员长期关注的一个问题。本文通过数值模拟方法分析了金川二矿区进路顶板失稳破坏的可能形式。针对金川二矿区下向进路充填法开采,提出了两种提高进路顶板稳定性的改进方案。此外,还对很多学者关心的金川二矿区充填体的整体稳定性问题进行了思考,给出了其不存在整体失稳可能性的观点。

下向进路回采钢筋混凝土假顶稳定性分析

为确保下向进路采场高效安全回采,采用ABAQUS的损伤塑性模型对下向进路钢筋混凝土假顶进行稳定性分析,得到假顶的应力与位移分布规律,分别从假顶的应力分布、变形量对不同进路尺寸及假顶厚度的影响进行比较分析。结果表明,进路假顶产生的最大拉应力（0.89MPa）小于混凝土层的抗拉强度（1.27MPa）;最大压应力（4.16 MPa）小于混凝土层的抗压强度（11.9MPa）;假顶底部最易被拉裂位置为偏离假顶中央（0.5～1）m处;钢筋承载了大部分拉应力,受拉性能得到充分利用。在进路尺寸为3m×3m或者4m×3m时假顶厚度取0.6m,进路尺寸为4m×4m时假顶厚度取0.8m,假顶最大拉应力值均未超过混凝土的抗拉强度值,此时假顶较为稳定,便于进路维护与提高回采强度。研究结果对下向进路采场的安全生产提供技术保障。

下向进路人工假顶失稳机理研究

基于薄"板"和简支"梁"理论对下向进路人工假顶失稳机理进行了研究,综合考虑了进路布置方式、底筋作用、微裂隙发展等因素。分析了薄"板"模型适用于上下进路平行相错布置情况,易发生贯穿整个进路顶板的失稳冒落,甚至发生悬臂"梁"状态的折断;简支"梁"模型适用于上下进路斜交(或垂直)情况,人工假顶不会发生连环破坏,但采用吊筋对人工假顶稳定性影响不大,真正起作用的是底筋网。对下向进路胶结充填采矿法生产的矿山具有很好的指导作用。

尾砂与戈壁集料胶结充填工艺技术的研究

针对喀拉通克铜镍矿在下向进路胶结充填采矿法充填工艺所存在的问题,开展了尾砂与戈壁集料胶结充填工艺技术的研究。矿山应用证明,该技术具有充填浓度高、充填成本低、充填体不需脱水等显著优点,特别适合于下向进路胶结充填采矿法中应用。

下向进路侧帮可动块体的稳定性力学分析

为了研究下向进路侧帮矿体在上覆充填体作用下的变形特征,在综合分析侧帮矿体与充填体交接处可动块体形成条件的基础上,应用弹性理论分析了充填体对进路侧帮可动块体的力学效应。结果表明,充填体对侧帮可动块体的稳定性影响与进路高宽比、侧帮矿体的力学性质及可动块体的滑移面倾角有关,阐明了充填体作用下下向进路侧帮可动块体的变形破坏机理,推导了可动块体顶面受充填体作用力大小的计算方法,以及可动块体在充填体作用下的稳定性系数计算方法。武山铜矿开采的工程实例应用证明了该方法的应用效果。

机械化进路式下向充填采矿法的应用与发展

介绍了金川二矿区机械化进路式下向充填采矿法的试验、设计以及生产过程中的改进,取得了良好的效果。实践证明,该方法为实现安全高效采矿和二矿区实现430万t/a的生产能力提供了保障。

基于模糊贴近度的下向进路侧帮矿体稳定性评价

在综合分析下向进路侧帮矿体特点及其稳定性影响因素的基础上,参考大量实例及专家意见,建立侧帮稳定性等级及其指标评分体系.在此基础上,基于模糊贴近度理论,建立下向进路侧帮矿体稳定性评价模型.在模型构建过程中,结合梯形分布函数和信息分配原理,建立各评价指标的隶属度函数,基于海明距离算法计算待评价模糊子集与标准模糊子集的贴近度,利用层次分析法确定各评价指标的权重,最后采用最大隶属度原则确定评价对象的稳定性级别.以江西某金属矿山某采场为例,利用构建的评价模型,进行对比评价,经现场观察,评价结果与实际情况基本一致,说明所建方法是合理和可靠的.

武山铜矿北矿带下向进路式水砂充填采矿法试验研究

简述了铲运机出矿的下向进路式水砂充填采矿法的主要技术特点和在武山铜矿北矿带的成功应用。实践证明:该方法对于武山铜矿北矿带是一种高效、安全、经济的采矿方法,试验中采用的技术先进、新颖且已基本成熟和完善。其主要特点是:采场生产能力大,矿石损失、贫化小,工作安全可靠,它的试验成功为我国矿岩极为破碎、易自燃的难采矿床顺利回采提供了一种新方法。目前这种采矿方法已在矿山推广应用,取得了良好的经济效益。

盘区下向充填分层道稳定性数值模拟

龙首矿采用下向水平分层六角形进路充填采矿法,分层道是关键通道,其稳定性至关重要。应用FLAC3D软件建立了分层道及六角形进路数值模型,应用强度等效原则确定了分层道底部配筋充填体的力学参数。分别研究了分层道假顶为素充填体和配筋充填体情况下的稳定性。结果表明,分层道开挖暴露的大面积矩形薄板,最大挠曲在中部位置,破坏方式从中部开始拉断破坏,应在开采过程中加强对顶板的支护及对中部位置的监测。此外,分层道假顶为素充填体时不利于矿山的安全生产,尤其在进路与分层道交叉巷道处,应加密配筋密度,防止出现冒落及掉块现象。

下向回采和充填顺序对采场稳定性影响的模拟研究

以某矿下向六角形进路回采胶结充填采场为研究对象,根据现场实测工程地质力学数据,选取4种不同的进路回采和充填顺序,运用FLAC模拟分析进路周围介质应力场、位移场和塑性区分布,研究采场结构介质应力应变规律、几何变形特征和结构承载性能受不同采充顺序扰动的影响。研究结果表明:采场进路从中间开始回采、逐步向上盘推进,先上盘后下盘、分段回采充填的顺序,使采场结构介质稳定性受采充扰动影响较小,是安全可靠、技术可行、经济合理的。同时应注意加强上下盘进路腰部和底板围岩应力集中区的监控和支护,确保顶板充填体强度指标。

大体积充填体下胶结充填法回采进路参数优化研究

为了提高金川二矿区深部下向进路式胶结充填法开采效率,针对大体积充填体下大断面进路生产的安全可行性问题,通过弹塑性理论和三角塌落拱理论计算充填体人工假顶均布荷载,并依据简支梁理论和薄板理论对深部850 m水平中段回采进路宽度进行理论计算,在现有回采进路参数基础上,设计了9组不同回采进路参数的试验。通过数值模拟,分析了各组参数下进路断面的应力、位移、平均屈服率变化特征和采场安全系数,以生产效率及开采安全为目标,得出金川二矿区深部大体积充填体下的胶结充填法回采进路宽度可增加至6 m、分层高度可增加至4.5 m。现场局部试验结果表明,增大参数后的进路顶板和两帮稳定性较好,能满足安全生产的需要。

充填体覆盖下大断面六角形进路离心模拟试验

金川镍矿是我国最重要的镍矿资源基地,矿区岩石破碎,龙首矿区采用的小断面六角形进路分层下向胶结充填采矿法为厚大破碎矿体的安全开采提供了成功经验。金川公司二矿区东部贫矿体厚大、埋藏浅,开采技术条件相对较好,但矿岩品位较低,采用小断面六角形进路由于开采成本高、效率低,无法满足东部贫矿体的开采要求。为了降低成本、提高采矿效率,提出了采用中深孔落矿的大断面六角形进路下向充填法,六角形进路从4 m(腰宽)×5 m(高度)提高至16 m(腰宽)×20 m(高度)。采用离心模拟试验对自重应力影响下的大断面六角形进路充填体的变形破坏进行分析,试验结果表明:随着离心加速度的逐步增加,上覆充填体的位移也逐渐增大,在离心加速度为70g时进路两帮发生坍塌破坏,92g时顶板发生破坏,顶板稳定性强于两帮的稳定性;两帮发生破坏时最大累计竖向位移为0.627 cm,顶板发生破坏时最大累计位移为0.904 cm,顶板比两帮能够承受更大的极限变形量;充填体破坏模式主要为拉伸破坏和剪切破坏,六角形进路最终形成半椭圆的塌落拱并趋于稳定。

下向进路式胶结充填采矿法中巷道预留技术实践

针对矿岩破碎、高地应力以及采用下向高强度混凝土胶结充填法采矿的特点,提出了在胶结充填体中预留平巷的方案,并采用合理的施工和支护工艺。实践证明,该工艺不仅保证了预留巷道稳定,有效减少了巷道返修量,而且预留工艺简单易行、成本低、实用性强,施工快捷。

下向进路充填采矿法人工假顶强度及配筋参数研究

构筑人工假顶是下向进路充填安全高效采矿的关键和前提,人工假顶充填体强度与配筋参数相互关联,直接决定着回采作业的安全性与经济性。通过建立顶板多层充填体普氏平衡拱模型,优化下向进路充填假顶所受荷载的计算方法;应用薄板理论及弹性力学理论并结合下向进路充填采矿工艺,解析充填体假顶强度要求;将钢筋混凝土结构设计方法应用于下向进路充填假顶配筋率计算,形成下向充填采矿人工假顶强度及配筋率的整体方案。以某金银矿山大结构参数(5 m×5 m)回采进路为例,提出假顶厚2 m,充填体强度不小于5 MPa,Φ12 mm钢筋(HRB335)网度300 mm×300 mm,配筋率0.106%的技术要求,对合理构筑人工假顶和安全高效应用下向进路充填采矿法具有指导意义。

焦家金矿破碎矿体下向综合回采技术研究

针对焦家金矿北翼破碎矿体难采情况,在原下向进路回采的基础上,通过优化胶结尾砂充填假顶技术取代人工假顶施工,采用可拆卸式钢结构组合板墙取代传统木板墙封闭,并对超出假顶保护部分矿石采用管棚超前支护安全回收。在保证回采安全的前提下,减轻工人劳动强度,提高假顶构筑效率,降低生产成本,取得了较好效益。

下向矩形进路充填体强度需求应用

通过采用弹性力学简支梁、薄板及加拿大米切尔理论模型等分析方法,结合尾矿胶结充填体的物理力学参数,计算了下向矩形进路充填体顶板的理论强度需求。同时,通过近两年充填站取浆养护充填体的强度试验数据,统计分析了可定量表征实际充填强度工业离散性的浮动安全系数,最终得出了适用于企业现阶段充填质量控制水平的下向进路充填体实际强度需求。通过研究和试验,优化了充填配比设计参数,达到了合理降低胶结充填成本、提高矿山综合经济效益的目的。同时,为类似矿山下向进路充填体强度需求优化提供参考。

下向分层高进路回采的实践

在下向分层采矿过程中 ,利用高水固结充填 ,其接顶效果好 ,充填体凝固时间短 ,早期强度高 ,若通过提高进路回采高度来减少分层个数 ,可节省假底施工费用 。