充填体下切割天井一次爆破成井技术研究与应用

爆破成井是中深孔或深孔采矿方法中关键的一个工艺,主要包括分次或一次爆破成井方式。在中深孔采矿工艺中,切割天井是重要的采切工程,通常采用普通法、吊罐法或爬罐法进行施工,存在较大的安全隐患,并且掘进效率较低,严重影响矿山生产。近年来,三山岛金矿下向中深孔分段采矿面临充填体下中深孔采场切割天井的施工难题,研究了直孔掏槽法切割天井的一次爆破成井技术及应用效果。通过爆破参数计算,选用装药孔直径Φ65 mm、补偿空孔直径Φ110 mm的钻孔孔径,综合考虑确定了装药孔与空孔之间的距离为0.3 m,能够满足爆破补偿空间及自由面的要求。结合矿岩稳固条件,选用9孔掏槽方式,进而制定了炮孔布置方案,即掏槽孔设计1个中心装药孔,12个空孔作为补偿孔,辅助孔4个,周边孔12个,共计29个孔。在确定炮孔堵塞长度、炸药选择、装药结构、微差时间、起爆顺序等工艺参数之后,开展了切割天井的现场工业试验。试验表明:切割天井一次爆破成井方案是可行的,爆破块度均匀,无大块和过粉现象,爆破扰动小,爆破成形规格满足设计要求,爆破效果良好,为其它类似条件的切割天井一次爆破技术应用提供了参考依据。

下向进路式采场充填体顶板力学模型及稳定性分析

在应用下向充填采矿法的矿山中,回采工作直接在充填体顶板下进行,研究充填体顶板的安全性和稳定性具有重要意义。以甘肃某镍矿为工业背景,引入薄板模型和尖点突变理论,构建了采场充填体顶板的力学模型,分析了充填体顶板发生突变失稳的临界条件,确定了采场充填体顶板的安全厚度,并进行反演推算得出该矿山目前所能承载的充填体最大厚度。研究结论表明:影响充填体顶板稳定性的核心因素是顶板厚度,某镍矿现有的采场结构参数能够满足持续下向充填开采矿体的顶板厚度安全需求。研究方法为探究采场充填体顶板稳定性问题提供了新的思路。

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。

不同回采断面顶板充填体破裂声发射数值模拟研究

扩大下向进路式充填采矿法的回采断面可以提高生产能力,但大断面下顶板充填体的稳定性是安全回采的关键。利用RFPA—2D建立下向进路式充填采矿法回采模型,针对3 m×3 m、5 m×3 m、5 m×4 m 3种不同回采断面进行数值模拟,得到了不同回采断面下顶板充填体破裂过程中声发射的能量特征和空间分布规律。这些特征和规律为合理确定最佳回采断面提供了理论依据。

条带充填坚硬顶板与充填体组合系统力学特性试验研究

为研究条带充填坚硬顶板-充填体组合系统的力学特性,进行了粗砂岩-充填体组合体试样单轴压缩试验,结合组合体试样压缩破坏力学模型(将粗砂岩抽象为弹簧体),研究了其强度及破坏特征。结果表明:组合体试样的单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均大于单一充填体试样而小于单一粗砂岩试样;组合体试样的整体强度不仅仅是由其内部充填体强度决定的,更重要的是受到粗砂岩与充填体相互作用的影响,粗砂岩压缩变形减小了轴向应力对主要承载体-充填体的损伤作用,相当于提升了其强度,从而增大了组合体试样的整体强度,较充填体强度增大了38.27%;粗砂岩回弹变形加剧了充填体进一步破裂和破坏,在一定程度上削弱了其强度,进而降低了组合体试样的整体强度,但在回弹变形前粗砂岩已发生压缩变形而适应了轴向应力的增加,因此该强度削弱作用是有限的;组合体试样的破坏主要发生在充填体内,主要以张拉破坏为主,伴随着局部剪切和剥落破坏,而粗砂岩未发现明显破坏。

倾斜煤层上顺槽沿空留巷顶板抽冒机理研究

为了研究倾斜煤层上顺槽沿空留巷顶板的抽冒机理,本文结合长城三矿的生产地质条件,采用理论分析,研究了充填体上方直接顶极限平衡区的宽度,进而确定了煤层倾角是影响倾斜煤层上顺槽沿空留巷充填体上方直接顶稳定性的重要因素。再通过UDEC数值模拟软件,研究了充填体上方直接顶的变形、切向位移量、损伤程度、离层量等参数与煤层倾角的关联,为倾斜煤层中沿空留巷的应用及安全生产提供了理论基础。结果表明:直接顶变形量、切向位移量、损伤程度和离层量会随着煤层倾角的变大而变大,且顶板切向位移量和离层量的分布情况也会随之变化。