上向分段充填开采覆岩移动变形及影响范围预测——以贵州某磷矿为例

为进一步揭示上向分段充填开采覆岩移动变形规律,以贵州A磷矿为例,采用理论计算与数值仿真分析相结合的方法,对上向分段充填开采后地表变形及岩体移动对相邻矿山(B、C、D磷矿)的影响范围进行了分析预测,结果表明:a、b矿层整体开采后的最大地表倾斜、水平变形和曲率值均未达到标准规定的地表变形临界值;各分段依次开采后的地表总体最大位移量约为84 mm、地表最大倾斜变形值为0.12 mm/m、最大水平变形值为0.0193 mm/m,现阶段A磷矿开采后地表整体上不会产生较大的移动变形;随着+900 m、+920 m、+937 m、+951 m分段的逐步上向开采,岩体移动对相邻矿山的影响范围逐渐扩大,对C磷矿影响范围最大、B磷矿次之、D磷矿相对较小。建议矿山在今后开采过程中应重点加强因A磷矿开采岩体移动对C磷矿影响的预测预警及矿山压力管理工作,同时加强A磷矿对矿区范围矿层露头一带高陡边坡的巡查及地表变形监测工作,以确保矿山安全开采。

石人沟铁矿采空区分段充填治理方案研究与应用

石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区。空区形态三维探测结果表明,空区活动剧烈,顶板和周边围岩边界不断扩展,严重威胁了矿山安全生产。根据石人沟空区特征和生产现状,提出了4个区段的分段胶结充填治理方案,通过室内充填料浆在冒落散体中的渗流特性及散体胶结充填体的强度特性实验,确定了充填料浆的浓度为68%,底部充填区段料浆灰砂比为1∶4,-270 m~-165 m水平充填料浆灰砂比为1∶8,顶部充填灰砂比为1∶12的充填技术参数。并利用3DEC模拟了分段充填后顶部围岩冒落范围的变化情况,结果表明,充填能够有效控制空区顶板和周边围岩的冒落和扩展,至少要充填至-210 m水平,才能保证相邻矿体探采的安全性。经过2个阶段的充填后,空区的冒落活动明显降低,只存在-165 m水平以上的小范围零星冒落,空区充填效果显著。

小跨度分段充填法在某破碎铜矿中的应用

针对某铜矿床矿岩破碎、稳固性差的开采技术条件,初步评价了岩体质量,分析了顶板不支护时的允许跨度和暴露面积。综合矿岩稳固性、回采安全和技术经济方面分析了矿山应用分段充填法的可行性,提出了小跨度分段充填法,并对采矿工艺进行了研究。采矿方法通过协调匹配采场结构参数,充分利用矿岩的自稳能力,结合预控顶加强顶板和留矿支撑侧帮的措施,可有效地维持采场稳定。现场应用结果表明:该采矿方法安全程度高、技术和经济指标较好,可在矿山推广应用。

综采工作面分段充填过空巷技术研究

针对益东矿1107工作面过前方空巷问题,建立了空巷基本顶失稳力学模型,分析了过空巷基本顶失稳机理,确定了保持空巷围岩稳定条件下所需临界支护阻力。基于高水速凝材料承压特性,提出分段阻隔充填空巷,避免回采时受顶板下沉而出现压架现象;使用FLAC^(3D)分析空巷差异化充填宽度时其周围应力及位移分布状态,确定保持空巷围岩稳定时的合理宽度。结果表明:控制空巷基本顶不失稳的支护阻力需高于4.63 MPa;分段充填改善超前支承压力对工作面顶板和空巷围岩的影响,支架压力增幅仅为9.3%;回采过空巷时,顶板下沉量仅为163 mm,小于支架可伸缩量,未出现压架现象,保证了工作面顺利开采。

急倾斜走向分段充填倾向覆岩破坏特性及移动规律

为了研究急倾斜煤层综采走向分段胶结充填覆层变形破断特性及移动规律,建立了倾向岩梁的力学模型,推导了倾向方向上覆岩梁的挠曲方程,利用方程求出了充填区域和未充填区域的最大挠度位置。并以湘永煤矿2463工作面为原型,进行了相似模拟实验研究。结果显示:(1)充填区域的倾斜岩梁在胶结充填体柱的支撑作用下,顶板下沉较小。而未充填区域的顶板则变形较大,直接顶出现垮落现象,垮落后充填下部采空区,对下部的顶底板起到了支撑约束作用。(2)未充填区域结果显示,倾向岩梁上部为直接拉伸断裂,而中部层间岩层为倾斜砌体梁断裂形式,且断裂线位于工作面的中部偏上部位置,下部为岩层间张开形式,岩层断裂整体呈现了"F"型断裂,形成了下部裂隙发育支撑区、中部顶板自承弯曲下沉区和上端部支撑区组成的二次平衡结构。相似模拟实验结果与理论推理结论基本一致。

平行四边形采场结构上行分段充填法的数值模拟

在分析分段充填法的应用现状及存在问题的基础上,以鲁中冶金矿业集团公司莱新铁矿为背景,综合考虑采场矿岩冒落特征,尽可能提高回采效率和爆破效果,避免采准巷道布置在充填体内等因素,提出了平行四边形采场结构的上行分段充填采矿方法,应用2D-σ有限元程序对其进行了数值模拟研究.研究结果表明:该方法在回采过程中不出现拉应力和较大应力集中,围岩应力周边分布均匀;回采后除下部充填体出现局部塑性区外,两边围岩及顶板不出现塑性区,说明莱新铁矿在破碎的厚大矿体中采用该方案是可行的.对比分析不同分段高度下围岩应力和塑性区分布,并考虑工艺要求,确定分段高度为10 m;考虑对相邻矿房回采的影响,提出充填体强度应在1 MPa以上的建议.

分段充填采矿法充填体稳定性影响因素分析

本文根据武山铜矿试验研究设计资料及生产实践,参照岩土边坡工程稳定性分析广泛应用的静力学权限平衡原理,采用FORTRAN语言,自行编制简化的Bishop程序,分析了影响分段充填采矿法充填稳定性的因素,并提出了相应的对策.

分段充填采矿法在大岭矿的试验研究

大岭矿矿床地质及开采技术条件复杂，是国内有色矿山少有的难采矿体。本文主要介绍了上向分段胶结充填采矿法在该矿的试验研究。

疏松砂岩稠油地层分段充填管柱技术研究

低产与出砂是疏松砂岩稠油地层开发中面临的主要问题,目前主要采用地层砾石充填防砂改造的方式来治理。但在非均质地层,由于层间、段间物性差异,对地层实施多层段笼统充填后效果较差。针对此问题,本文研究了两种砾石充填管柱及相应的配套工具,通过其对定向井实施分层充填、水平井实施分段充填,各层、各段出力程度均得到有效改善,实现了疏松砂岩稠油地层油井长期的防砂与增产。

分段充填法在极薄矿脉中的应用

介绍了极薄矿脉回采的一种用浅孔爆破、人工出矿、分段充填的新方法，对窄小且有较高经济价值矿体的回采有一定的借鉴作用。

预控顶高分段充填采矿法在厚大破碎矿体中的应用

鲁中矿业缓倾斜厚大破碎矿体属于难采矿体。矿山一直采用崩落法开采,生产中存在地表塌陷范围大、矿石损失贫化大、地压显现严重等问题。为了适应安全环保政策的要求,同时也为了企业自身长远发展战略需要,研究采用适应松软破碎矿岩条件的高效充填采矿方法。根据该类矿体的赋存条件,通过对适用的4种采矿方案进行对比分析,确定采用预控顶高分段充填法,详细介绍了该采矿方法的结构参数、采准切割工程、回采工艺及主要技术经济指标。目前,预控顶高分段充填法正在鲁中矿业应用,有效控制了地表塌陷,大幅降低了矿石损失贫化,有效控制了采场地压,预期效果良好,可为松软破碎、埋藏深、价值高等这类复杂难采矿体安全开采提供借鉴与指导。

分段充填法在极薄矿脉开采中的应用

小铁山矿的上盘金矿脉属于急倾斜极薄矿体,矿石的经济价值极高。采用通常的浅孔溜矿法,存在矿石贫化大的缺点;而采用削壁充填采矿法,存在生产能力低、工艺及管理复杂、采矿成本高的缺点。采用分段充填法后,矿山的贫化率降低,安全性提高,资源损失减少,提高了矿山的经济效益。

凡口铅锌矿机械化分段凿岩分段充填法试验研究

为解决凡口铅锌矿狮岭南缓倾斜至倾斜中厚矿体开采所面临的矿石贫化率高、部分矿石出矿困难等问题,通过对矿体结构面调查和开采技术条件分析,提出了适合狮岭南缓倾斜至倾斜中厚矿体开采的机械化分段凿岩分段充填采矿法,并在shn-500 m209#(西条)南段采场进行了工业试验。试验结果表明,此方法能够在保证安全的前提条件下,取得了良好的技术指标,在矿山类似条件采场适合推广应用。

无底柱后退式竖向分条分段充填采矿法研究

结合三山岛金矿现行采矿方法应用情况对无底柱后退式竖向分条分段充填采矿法从方案的提出、理论依据及研究目的进行了说明,重点对采准工程布置方式,采场生产组织形式,采场施工技术等进行了介绍。通过与矿山现行盘区采矿法进行综合指标对比研究和总结,得出该方法具有以下优点:分段回采,大幅降低采准工程费用;中深孔落矿,降低凿岩爆破成本;倾斜分条回采,实现了定点出矿,既提高了出矿效率,又避免了充填体溃塌造成的二次贫化;竖向分条回采,能有效控制采场顶板及上盘冒落;后退回采,两翼回风,改善采场安全及通风条件等。加上天井施工以切代掘等多项创新技术的应用,解决了困扰矿山多年的中深孔采矿天井上掘问题。该方法设计合理,施工技术易于掌握,具有极高的推广应用价值。

急倾斜矿山综采分段充填工作面底板破坏机理研究

以豫西某煤矿工作面为背景,对急倾斜煤矿综采分段充填工作面底板受力和支承压力分布进行了分析,并借助FLAC3D有限元差分软件对煤层开挖引起分段充填工作面底板的应力分布、位移变化和塑性区扩展情况进行模拟分析,研究了急倾斜矿山综采分段充填工作面底板破坏机理。研究表明:采空区充填体可以对直接顶起到支撑作用,并对底板的滑移变形起到控制作用;随着工作面开挖深度的增加,急倾斜矿山综采分段充填工作面底板中部和中部偏下的位置最容易发生破坏;工作面塑性区域集中在底板中下部,且随着煤层开挖工作面的加深,底板塑性区的深度和范围均逐渐增加,地层受煤层开采的影响区域也逐渐扩大。

下向进路分层无分段充填开采通风系统改进

针对某金矿现场采用的下向进路分层无分段充填采矿法通风系统所存在的问题,对原有通风系统进行了技术改造,研发了一种新型的"充填回风井封堵板加可伸缩刚性风筒"辅助通风装置,并在1111#采场进行了工业性试验。结果表明:通风系统改造后,每个作业循环除尘时间缩短了0.9 h,节约新鲜风32 99.4 m3;解决了下向进路分层无分段充填采矿过程中存在的工作面新、污风混杂,通风效果差等问题,提高了采场工作效率。该研究成果可为类似条件下的金属矿山通风系统改造提供借鉴。

水平井可打捞管内分段充填防砂工艺研究及应用

针对疏松砂岩油藏开发中长井段水平井砾石充填防砂存在充填效果差、后期打捞防砂管柱处理困难的问题,研制了水平井可打捞管内分段充填防砂工艺。通过液压转换机构将长水平井段进行分段充填,并利用螺纹-销钉转换式安全接头将较长防砂管柱分成若干易处理小段,实现防砂管柱后期打捞处理的简单化及可捞性。现场应用表明,可打捞管内分段充填防砂工艺充填率高,防砂效果好,有效期长,后期防砂管柱打捞作业简单,为水平井长期高效生产技术探索出了一条新途径。

丰山铜矿分段充填法的爆破工艺实践

在丰山铜矿南缘矿带进行了采用分段碎石胶结充填采矿法的技术改造,实践中成功地实施了一次拉槽爆破和无预留空间挤压爆破.文中介绍了这些爆破工艺及应注意的几个问题.

大浞河铁矿上向分段充填采矿法

鉴于山东盛大矿业大浞河铁矿岩石极其破碎的现状,决定采用采矿效率较高的上向分段充填法,并对其工程布置,回采步骤进行优化,从而解决了现有无底柱分段崩落采矿方法中存在的贫化率高,回采率低等问题。详细叙述了该方法的4个步骤施工的条块回采充填工艺顺序。

分段充填采矿法垂直平行孔落矿技术探讨与实践

针对传统上向扇形炮孔爆破落矿存在的凿岩质量难以保证、炮孔利用率低、炸药单耗高、不利于提高分段高度及采矿效率等弊端,根据莱芜矿业各矿床的地质条件、采矿方法,开发了垂直平行孔落矿技术,该技术可以利用预拉开的空间进行垂直下向或上向凿岩,炮孔质量便于控制,且可以对矿房边界实施预裂爆破。落矿爆破采用先进的逐孔起爆技术,降低了炸药单耗,提高了爆破效果。