二步骤回采采场顶板拱架模型及充填接顶率优化

为了探究深部矿山采空区内充填体的合理接顶率,以二步骤回采矿山为例,应用三铰拱力学模型推导回采过程中具有不同接顶率的采空区顶板的应力表达式,并结合数值模拟分析接顶率对采场顶板应力状态的影响。结果表明,竖向应力影响矿房和矿柱采场顶板的应力状态,而水平应力主要影响矿房采场顶板的应力状态。矿房采场充填接顶率对矿柱采场顶板自稳平衡拱的形成有较大的影响。在冬瓜山铜矿开采过程中,现场实际充填接顶率约为80%,实现了矿产资源安全、稳定的连续回采。

基于不同充填接顶率的采空区顶板拱架自稳效应

以金属矿采空区顶板为对象,构建以顶板跨度(L),冒落高度(H)为变量的三铰拱力学模型,推导出不同接顶率(m)下顶板最大拱轴力表达式,结合岩体临界轴力判别式,研究充填体不同接顶率下空区顶板的拱架自稳效应。以某金属矿山不同跨度的3个采空区为例,通过顶板最大拱轴力计算,分析不同接顶率对顶板拱架支撑作用的影响;利用数值计算及矿山地压监测数据,对比校验分析结果的合理性。结果表明:随着充填接顶率的增加,顶板最大轴力随之降低;当充填接顶率达到80%时,顶板的轴力值低于临界值,顶板拱架支撑效果明显。

关于提高充填接顶率的若干问题探讨

充填接顶率直接影响和决定采矿安全程度和充填成本高低,是充填采矿法的主要安全技术措施之一。文中分析了影响接顶率的主要因素,从充填料流动理论上阐明了采场接顶率的极限值,结合实例给出了最优的管头移动次数;应用数值模拟和回归分析的方法,结合工程实例探讨了充填接顶率与充填性能关系。

坑采充填接顶率与充填体承载效果关系探讨

针对新桥矿坑采现状,应用有限元图形界面数值模拟和回归分析的方法,探讨了充填接顶率与空区顶板岩层最大Mises应力强度之间的线性关系,进而预测在充填接顶率达到50%以上时,可基本保证顶板稳定。

提高充填采矿法回采进路充填接顶率的措施研究

本文结合金川集团有限公司龙首矿下向六角型进路胶结充填采矿法的现状,分析部分采场进路因充填量计算不准确、下灰顺序不合理、人员无法确定充填量等因素造成充填不接顶的问题,提出提高充填接顶率的方法。通过研究影响西二采区回采进路充填接顶率的主要原因,制定对策并进行实施,措施实施后提高了西二采区回采进路充填接顶率,确保了安全、高效回采。

充填接顶率对采场顶板稳定性影响的数值模拟研究

大冶铁矿目前采用分段空场嗣后胶结充填采矿法开采。充填接顶是充填工作的重要内容,直接关系到采场的稳定和安全。通过FLAC3D数值模拟研究接顶率分别为30%、50%、80%和100%时顶板应力与塑性区分布的情况,分析充填体接顶率与顶板稳定性之间的关系,研究结果表明:安全的充填接顶率应在50%以上。

采空区不同充填接顶率的充填体稳定性研究

以石人沟铁矿-60m水平采空区为研究对象,采用相似试验,结合有限元理论,开展了不同充填接顶率对充填体稳定性影响的研究。试验结果表明:充填接顶率大于50%时,充填体处于稳定状态。采空区不同接顶率的5种钻孔布置方案中,接顶率70%方案(1)为最优,拉应力及其集中区域为最小值,该方案的拉应力较其他4种方案,分别降低了6.64%、6.64%、20.6%和1.7%,在确保充填体达到维护采场稳定的同时,充填钻孔位置和数量的布置得到了优化。

接顶率对充填体稳定性的影响研究

为了研究充填接顶率对充填体稳定性的影响,运用MIDAS有限元软件建立了不同接顶率下胶结充填矿柱稳定性分析模型。在研究影响充填接顶率主要因素的基础上,得到充填次数与充填接顶率的关系方程。采用MIDAS软件创建了11个不同接顶率的矿岩及充填体模型,通过分析不同充填接顶率时胶结充填体的受力状况,对胶结充填体安全稳定性进行综合评价,从而得到较合理的充填接顶率。将该研究成果运用于某多金属矿山,当一步采场充填接顶率为72.6%时,充填次数少、充填成本低且能保证采矿作业的安全性。该研究为其他类似矿山科学合理地提高充填接顶率提供了一种全新的指导方向。

胶结充填接顶的技术改进

充填接顶一直是应用充填采矿法矿山亟待解决的技术难题,通过分析充填接顶困难的因素后,提出了进路下向微倾斜胶结充填采矿法。该方法的成功应用,提高了充填接顶率和充填体抗压强度,可供其他矿山充填开采时借鉴。

导流滤水在下向分层水平进路胶结充填采矿法中的研究应用

充填采矿法是随着回采工作面的推进,逐步用充填料回填采空区的方法。利用形成的充填体进行地压管理,控制围岩崩落和地表下沉,并为回采工作面创造安全条件,以达到保障安全生产、保护地标建筑物和缓和大面积地压活动的目的。充填过程中如何保障充填体质量、如何提高充填接顶率,达到以质量保安全就显得尤为重要,也是生产过程中长期存在的一个难题和重点。经过实践摸索,导流滤水技术可有效解决上述问题。

膨胀充填体在控制地表沉降量中的作用

为提高充填采矿法对地表沉降量的控制效果,首先采用理论分析的方法,得出提高充填体接顶率是控制地表沉降量的关键因素;然后针对目前充填体接顶率偏低的现状,提出以过烧氧化钙代替传统胶凝材料与尾砂混合进行膨胀充填的改进方法,并设计实验得到了膨胀充填体的膨胀性能。实验结果表明,膨胀充填体可提高充填体接顶率,其膨胀力可对顶板产生一定的支撑力,当灰砂比分别为1∶1、1∶3、1∶5时,对应的膨胀力大小分别为1.14、0.68、0.47 MPa。在实验的基础上,以程潮铁矿西区-175 m采场为基础,通过数值计算的方法,研究了膨胀充填体在控制地表沉降量中的作用。数值计算结果与理论分析具有很好的一致性,计算结果表明采用膨胀充填体充填可使地表最大沉降量减小94%。

连采工作面胶结充填开采工艺

针对连采面资源回收率较低的问题,结合其采空区已采支巷和煤柱相间布置的特点,发明了将开采和充填都分为两个阶段的胶结充填开采技术原理和工艺,提出了提高支巷充填接顶率的技术措施。现场工业性试验表明,充填连采面支巷开采和充填工艺实施顺利,实现了煤柱安全回收。

充填料浆沉缩性及泌水性分析

煎茶岭镍矿充填接顶率仅为78%,充填后因空区面积较大、回采安全风险较高,造成支护强度大,采矿成本高。因此,开展了充填料浆泌水率及充填体沉缩性试验,通过试验发现不同物料配比及浓度对充填泌水率及充填体沉缩率影响较大,并得出-3mm机制砂合理级配参数。通过参数调整,提高了镍矿充填接顶率,使充填接顶率超过88%以上。

上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性

基于充填料浆采场流动规律和分级尾砂充填进路终态,研究了上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性。将充填料浆采场流动分为不受限沉积扩散和受限向上堆积两个过程,结合充填料浆采场充填终态,从50%充填接顶率开始,按5%递增梯度构建不同充填接顶率的充填体三维模型,运用MIDAS/GTS有限元软件模拟分析不同接顶率充填体受力状况,提出了考虑抗拉、抗压安全系数和拉应力、压应力集中区域体积的综合安全系数方法,用于评价充填体的稳定性。以某矿山为例的评价结果表明,对于二步进路采场开采,一步进路采场充填体的接顶率和综合安全系数越大,其稳定性越高;当接顶率不足75%时,抗拉、抗压安全系数大于1,综合安全系数小于1,充填体有失稳风险;而当接顶率大于75%时,抗拉、抗压安全系数和综合安全系数均大于1,充填体处于稳定状态,其稳定性满足安全生产要求。

围岩体损伤演化机制及其应用研究

某矿因其地质与岩性条件复杂,主要使用进路充填采矿法开采。在地下连续开采过程中,围岩变形规律复杂多变,为了探究开采过程中围岩的稳定性及破坏机理,文章进行室内试验探讨了围岩体损伤演化的规律。开展了完整岩石试样和组合试样真三轴双向加载试验,通过对力学参数和监测系统结果进行分析,探究了空腔尺寸和充填接顶率大小对组合试样力学性能的影响。

充填开采控制地表沉陷的关键因素分析

充填开采是控制地表沉陷的有效技术手段之一.为了提高充填开采的地表沉陷控制效果,采用理论分析和数值计算研究方法,对采空区全部充填法的地表下沉系数进行了预计,分析了充填开采控制地表沉陷的各影响因素.研究表明:充填前顶底板移近量、充填体欠接顶量和充填体压缩量是造成地表下沉三个关键因素,提高充填体的接顶率是减小充填开采地表下沉系数的最有效途径,提高充填体强度可以在一定程度上提高对地表下沉的控制效果.

某金属矿山地下安全绿色开采的关键技术

某金属矿山针对-120 m中段底部出矿结构易受下部回采爆破影响、岩石普氏硬度系数大、平巷掘进效率低、切割井爆破难度大与矿体下盘易积矿、井下废石外排费用高等问题,采用现场试验方法,对副中段底部结构保护、提高充填接顶率、优化平巷掘进爆破的装药、倾斜中厚矿体中深孔高效落矿和井下无废内排等进行了研究。试验结果表明:所采用的技术较好地保护了副中段底部结构,提高了充填体接顶率,2#岩石乳化炸药与现场混装乳化炸药协同爆破能够实现平巷安全快速掘进,实现了20 m高切割井的爆破成井,减少了倾斜中厚矿体下盘的矿石积存,井下废石多用途绿色内排获得了较好的经济效益。