联合采矿法回采挂帮矿时采空区的临界冒落跨度研究

露天转地下过渡期挂帮矿开采方法有多种,其中联合开采是解决过渡期产量平衡的有效方法。使用联合采矿法会形成非连续的采空区,这些采空区将影响矿山的安全生产,因此,需要研究安全合理的空区处理方法,诱导冒落法是近几年兴起的一种新型空区处理方法,采用诱导冒落法时需要提前确定采空区的临界冒落跨度和散体垫层的安全厚度,文章结合某铁矿挂帮矿体的实际情况,首先利用解析法计算出空区的临界冒落跨度和散体垫层安全厚度,然后通过数值模拟对矿柱回采过程中空区顶板围岩的位移、应力进行分析,补充验证了采空区的临界冒落跨度,并证明了采用此方案处理采空区的可行性,对矿山的生产施工具有一定的指导意义。

基于临界冒落跨度理论的残矿协同开采技术研究

采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约铁矿残矿资源回收的关键性技术难题。为了解决某铁矿残矿回采和空区治理的难题,基于临界冒落跨度理论,兼顾资源开采与隐患处理,提出了某铁矿残矿回采和空区治理的协同技术方案,并开展工程案例分析。研究表明:针对残矿复杂的时空分布特征,将空区及残矿为A、B、C三个区,对A区进行封堵处理,爆破崩落B区内的矿柱及夹石,使岩体自然冒落;采用无底柱分段崩落法开采C区内的残矿,估算出残矿回采率约为78%,贫化率约为25%,实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一。同时,应用数值模拟软件验证了残矿回采及空区治理协同技术方案的可行性。研究结果可为空区隐患影响下的残矿回采提供了技术参考。

梅山铁矿东南区破碎采场诱导冒落回采试验

梅山铁矿东南区破碎采场节理裂隙发育,矿岩稳固性较差,矿石回收率低,存在大量残矿。为了充分回收上部分段残矿,开展了诱导冒落回采试验研究。根据该区域的结构面调查和稳定性分级,-303和-318 m分段矿体稳定性分级处于不稳定-极不稳定范围,易冒落。基于拱形冒落的原理,分析了顶板围岩的受力状态,计算出引起回采空间顶板岩体破坏的持续冒落跨度为34.2 m。由此设计了诱导冒落法两步骤回采方式,先进行-303 m分段岩体诱导冒落,后进行-318 m分段冒落矿石的回收。为了减小炮孔的破坏程度,缩短-318 m分段回收分段炮孔的长度。设计在-303 m分段S5~S8正常回采进路中间补打加密进路。根据矿石的流动规律和残矿的空间位置,设计将-318 m分段S7和S8进路作为主堑沟回收巷道,S6和S9作为辅助回收巷道。根据现场回采试验,-303 m分段S5和S6进路视在回采率分别达到了151.18%和193.97%;-318 m分段S7和S8进路视在回采率分别达到了129.15%和134.05%,成效显著。

复合采空区覆岩冒落机理及其协同治理方法研究

针对某矿浅孔留矿法开采时,复合采空区可能导致冒落冲击及地表陷落等危害问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法进行了覆岩冒落机理及采空区治理方法的研究。通过岩体极限冒落跨度力学分析,计算得到采空区顶板极限冒落跨度为46.4 m,小于采场长度,采空区存在冒落风险;RFPA2D数值模拟结果表明,采动应力影响下采空区暴露空间大小、优势节理组及应力平衡拱的存在是导致覆岩冒落呈现快速—缓慢冒落机制的主要影响因素。对于复合采空区条件下的矿体开采,所留顶柱并不能有效支撑采空区,据此,提出了顺次崩落中段顶柱与地表协同充填的复合采空区治理方法,消除采空区危害的同时,可有效回采40%的顶柱矿量,创收经济效益达1350万元,研究可为矿山复合采空区治理提供借鉴。

某矿山深部破碎富矿回采方案研究

弓长岭铁矿深部富矿较为破碎,回采巷道采用高强度钢筋混凝土支护后塌冒严重,大量富矿石无法采出。针对富矿破碎、节理裂隙发育的特点,提出了分段诱导冒落回采方案,中段高度60m,首采分段为-310m水平。基于试验得出的矿岩力学参数,对-310m水平富矿的可冒性进行了计算分析,设计的试验采场回采方案能较好地解决深部富矿的回采问题。