基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10~0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m^(3),质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m^(3)充填实践,假顶服务矿体回采过程中未出现失稳引发安全事故,为矿体安全回采提供了强度保障,与矿山原设计相比,模型设计强度更加合理且经济,推荐的废石+铜渣尾砂膏体配比较矿山原充填配比节约32.30元/m^(3),累计节约充填成本355.30万元。

下向充填法钢筋混凝土假顶布筋参数及最优吊点位置研究

人工假顶构筑方案的合理性是急倾斜破碎矿体实现下向充填法安全高效充填回采的关键和核心环节。本研究以某铜矿钢筋混凝土人工假顶为研究对象,基于薄板理论和弹性力学并结合实际下向进路充填回采工艺,建立人工假顶等效力学模型,解析钢筋混凝土人工假顶布筋参数:30 m长沿脉进路假顶至少需布置底筋104根;同时采用斜吊筋吊挂于底筋距离边帮0.8 m的位置,设计上下盘帮吊筋间距为500 mm,则上下盘斜吊筋各60根;吊筋的最优悬吊位置为距端部0.2~0.25人工假顶跨度的位置,此处吊筋受力合理且较为经济。本研究为钢筋混凝土人工假顶布筋设计及吊筋悬吊方案提供了计算思路及工程参考。

单进路采场充填假顶力学行为数值分析

为分析研究单进路采场充填假顶在暴露过程中的力学行为与发展特征,以及内部配筋的受力状态,以某矿山急倾斜薄矿体下向分层进路充填采矿法形成的充填假顶为工程实例,结合实际建立标准化三维模型,采用有限差分法分析软件进行数值模拟计算。结果表明:回采水平越深采场主应力越大,其中充填通风小井靠近上盘的井壁处受拉应力较为明显,在矿房边界外5~10 m范围内存在一定的压应力集中现象;顶板最大位移并不位于几何中心,越靠近上下盘边界位移变形量越大;吊筋所在位置顶板暴露前后受力状态由受压转变为受拉,底筋受力状态并不单一受拉,呈拉压交错复杂状态。

上向进路充填采矿法充填接顶方案优化

为解决上向进路充填采矿法进路充填接顶工艺要求高、难度大、成本高等问题,对进路布置方式及充填组织进行优化。通过各条回采进路下坡施工,在回采进路迎头处挑顶形成放砂硐室,同时在回采进路入口处挑顶并架设上部敞口式的充填挡墙;回采进路接顶充填时,利用回采进路顶板的自然坡度及充填管道内的料浆压力实现充填接顶,对于局部不平整顶板区域,则利用充填管道振动实现局部接顶。新方案接顶情况观察方便、工艺简单、成本低廉、充填挡墙要求较低且安全性好,便于推广应用。

进路式充填采矿法充填接顶技术要点及有效应用

现阶段,在我国金属采矿工程技术不断发展的过程中,进路式充填采矿法与充填接顶技术正在发挥其积极作用.广大工作人员在实践尝试的过程中,已经充分意识到了进路式充填采矿法与充填接顶技术的应用价值,正在逐步探索充填接顶技术的操作要点,充填接顶技术已经应用于更加广阔的矿山资源开采环节之中.鉴于此,本文主要围绕进路式充填采矿法充填接顶技术的操作要求进行多角度分析,着重探索充填接顶技术的操作要点,深入分析进路式充填采矿法的高效应用途径.

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。

地下矿山新型浮箱式膏体充填接顶技术研究及应用

膏体充填后充填体存在一定下沉量和自流坡度角,导致充填接顶效果不佳的问题。为了提升窄长形下向进路式采场的充填接顶效果,避免顶板暴露面积过大而失稳,提出浮箱式点柱接顶技术。分析了浮箱式点柱的承载机理,量化了浮箱尺寸、强度和排间距计算方法。开展现场实验,探究浮箱在高黏度料浆中能否浮起问题。结合该技术在云南某铅锌矿的应用实例,验证了本文提出的设计方法和接顶技术的有效性。结果表明:浮箱可在高黏度料浆中浮起,且部分凸出充填体,对顶板形成有效支撑。采用该技术的实验采场顶板对充填体浮箱的压力约为0.65 MPa。采用浮箱式点柱接顶技术可以形成充填体-浮箱式点柱共同支护体系,提升顶板稳定性,具有显著的安全效益。

焦家金矿下向进路充填采矿法人工假顶优化设计及应用

针对焦家金矿北翼矿体下向进路充填采矿法人工假顶失稳的问题,在现场调研的基础上分析了人工假顶失效原因,并提出了人工假顶优化设计方案。将"田"字形布置的进路改为"品"字形布置,采用吊筋连接相邻进路人工假顶,增设竖筋,充分利用胶结充填人工假顶强度,提高了人工假顶的稳定性。现场工业应用取得了较好的效果,采矿成本降低了18. 88元/t。该人工假顶优化设计施工方案为焦家金矿北翼矿体安全高效回采提供指导,对类似矿山人工假顶构筑具有一定的参考价值。

新型无间柱下向进路充填回采工艺优化研究

采用下向进路分层无分段巷道充填采矿法回采矿体时,为了使下向单一进路巷道上覆充填假顶形成“嵌固梁”式力学模型,需要在矿房两侧间柱内安装一定间排距的超长锚杆,从而致使间柱内矿石无法回采。针对以上问题,对现有下向进路分层无分段巷道充填采矿法进行了设计优化,通过建立“长锚杆+经纬状钢筋网+上覆充填假顶”力学模型,提出了以“无需留设间柱并确保充填假顶稳定性”为核心的回采工艺。详细介绍了该回采工艺的技术方案与优势,并以山东黄金矿业(沂南)有限公司金场分矿为工程背景,对优化后的回采工艺进行了经济比较。研究结果表明:该方法不仅避免了矿产资源的损失与浪费,还可以借助上下盘围岩内的超长锚杆以及采空区内的经纬状钢筋网维持充填假顶的稳定性,实现了安全高效开采。

人工假顶充填体稳定性数值分析

焦家金矿北部矿山矿岩破碎、充填体稳定性不理想,本研究对该矿不同进路的采场结构和人工假顶承载层厚度条件下承载层及相邻充填体的应力、应变、塑性变形等情况进行了数值模拟、非线性分析。根据分析结果,12种模型的承载层压应力过大,极有可能发生破坏;相邻充填体几乎均发生压坏现象,进路回采安全性差。故建议优化人工假顶构筑工艺,增加承载层强度,提高进路回采安全性。

高水固结充填下向进路开采假顶稳定性研究

以"两侧弹性基础之上的板结构"力学模型为基础,考虑到进路两帮围岩的力学特性和支护作用对假顶稳定性的影响,通过对高水固结充填下向进路结构和受力特征的分析,采用数学力学解析法给出了假顶结构的最大弯矩和最大拉应力及其位置.结合某金矿高水固结充填下向进路开采的实践,对3种不同进路结构的假顶稳定性进行了分析比较,提出了相应的假顶充填配比方案,实践证明,该方案是可靠的.

高水固结充填下向进路假顶参数设计方法

通过对高水固结充填下向进路结构和受力特征的分析 ,采用数学力学解析法给出了假顶结构的易破坏面和破坏点 ,对两种典型进路结构———“硬支弱板结构”和“软支弱板结构”假顶的稳定性进行了比较 ,提出了高水固结充填下向进路假顶结构参数设计的公式和方法。

下向分层进路式充填采矿法假顶护顶途径探讨

本文介绍了武山铜矿下向分层进路式充填采矿法概况 ,分析了影响假顶稳定性因素 ,提出了假顶护顶的途径。

下向分层进路式充填采矿法中混凝土假顶的破坏形式及布筋方式

本文分析了下向分层进路式充填采矿法中人工假顶的破坏形式、传力特点，并由此得出了假顶内钢筋的合理布置形式．

下向进路全尾砂高水固化充填体假顶参数及强度的计算

提出下向进路全尾砂高水固化充填采矿法的分层充填方案，对充填体顶板的应力状态及承载力进行理论计算，确定充填体分层厚度及其配筋参数。

人工假顶在上向进路胶结充填采矿法中的应用

矿体顶底柱回采是在岩石应力相对集中的情况下进行的,开采难度大,安全系数低。如果采用先做人工假顶的“上向进路胶结充填采矿法”回采顶底柱,既确保了采矿过程中的施工安全,又能大大提高矿石回采率,基本上大于92%,同时也能使贫化率小于8%,采场生产能力超过150t/d。

大体积高冒区假顶封闭与无机充填技术研究

针对大体积高冒区存在的瓦斯积聚和顶板冒落隐患,采用钢丝绳悬吊工字钢方式构建人工假顶对高冒区底部进行封闭,选择无机发泡材料作为充填材料,6min失去流动性,1~2h固化,膨胀倍数5倍,密度0.4 g/cm^(3),3 d强度约2 MPa。效果考察表明,充填体与顶板紧密贴合,高冒区完全充满,充填体成型强度达到设计要求,5个月观测期内顶板下沉量为零。

某铜矿分段空场嗣后胶结充填法人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中在顶柱中留有大量矿石,成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2 640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。

基于竹筋-钢筋骨架的人工假顶首层充填厚度研究及现场应用

采用简支梁理论、ANSYS软件数值模拟与现场试验相结合的方法,对竹筋-钢筋骨架人工假顶进行了可行性、受力行为、破坏方式与合理设计参数研究。结果表明,竹筋-钢筋骨架人工假顶结构可有效保护上部充填体,最优充填厚度为4.75 m;采用竹筋-钢筋配筋方式可兼顾采场稳定性与经济效益,减少支护成本约15%。

下向分段人工假顶嗣后充填采矿法

在人工假顶的保护下 ,采用下向回采消除了顶板冒落和塌方的危险 ,分段回采提高了控顶高度 ,既提高了采场生产能力 ,又降低了采矿成本 ,在回采高品位、两盘稳固、矿体破碎的金矿床时 。