自然崩落法矿山矿岩赋存特征精细调查与辅助致裂崩落效果研究

自然崩落法采矿技术对矿岩赋存特征要求严苛,矿岩崩落特性直接影响自然崩落法矿山矿岩崩落速率及出矿块度。通过人工辅助致裂增加矿岩体内部裂隙发育程度实现矿岩预处理,是当前国外自然崩落法矿山生产过程的重要技术手段。本文以我国首座自然崩落法矿山铜矿峪矿向深部转移首采区开采工程为背景,开展了矿岩赋存特征精细调查与水压致裂矿岩预处理试验研究。结果表明:铜矿峪矿410 m中段5号矿体首采区矿岩坚硬、中等完整~较完整,岩体质量等级为Ⅱ~Ⅲ类,矿岩中等可崩~难崩,矿岩崩落破碎特性为中等破碎~大块较多;岩体赋存特征精细调查对于深入了解矿岩崩落特性意义重大;通过钻孔摄像技术获取了水压致裂矿岩预处理试验前后钻孔孔壁图像并揭示了水压致裂过程产生的新裂隙,有效改善了矿岩结构面发育程度;通过对崩落顶板监测及出矿口块度统计分析显示首采区生产期崩落速率提高了3倍多、出矿口大块率降低了58.3%,为铜矿峪矿转深部开采过渡期产能平稳衔接提供了坚实保障;初步形成了水压致裂矿岩预处理技术及装备体系,可支撑我国现代自然崩落法采矿技术进一步推广应用。

有限回采空间内贫矿资源无底柱分段崩落法低贫损开采方案研究

做好无底柱分段崩落法的贫损控制对于矿山经济效益及环境保护具有重要意义,但当矿床开采条件复杂、矿石品位较低时,矿石贫损控制难度将会大幅增加,在此条件下如何做好矿石贫损控制一直是崩落法开采方向的重要关注点。金川龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场仅可布置4个分段,回采空间十分有限,不利于矿石的贫损控制,加之西二采区矿石品位较低但经济价值较高,因此在开采过程中需要严格控制矿石贫损。针对西二采区的复杂开采条件及贫损控制需求,提出了一种“首采分段总量控制出矿、中间分段低贫化出矿、最末分段低贫化出矿+辅助进路回收残留矿石”的组合式低贫损回采方案。以西二采区为工程背景,设计并制作了一种高仿真度的物理放矿模型并对该方案展开了试验研究。结果表明:即便是在暂时不考虑回收最末分段残留矿石的情况下,该方案可使西二采区崩落法采场的矿石回收率达到75.6%,而废石混入率仅为6.0%,在确保矿石回收率的基础上显著降低了矿石贫化。该方案在现场应用后,实际的矿石回收指标与试验结果基本接近,表明该方案在西二采区有限回采空间内实现了贫矿资源低成本、高质量回收的总体目标。

隧道岩体崩落灾害下施工人员疏散模拟方法研究

在隧道工程建设过程中,岩体崩落等安全事故属于常见的危险情况。为能够综合考虑到岩体坍塌这类动态危险障碍物对隧道内施工人员应急疏散的影响,选取某高原地区铁路隧道工程作为研究对象,运用元胞自动机理论(CA)构建了隧道内人员与动态危险障碍物(如落石)轨迹交互模型,并研发了岩体崩落时的人员疏散模拟方法。在此基础上,对隧道内不同岩体崩落灾害等级和范围下的应急疏散过程进行了分级分段的数值模拟和讨论。结果表明:开发的数值模拟方法能够准确地模拟出不同灾害等级下人群在岩体崩落时的疏散过程和伤亡情况;根据模拟结果可知,当发生同一等级的岩体崩落事故时,随着灾害范围的扩大,受伤人数增加,整体疏散速度变慢,从而导致疏散时间延长;同时,灾害等级也是影响施工人员安全的主要因素,灾害等级越高,坍塌岩块的密度越大,从而增加了临灾群体受伤和死亡的概率。该疏散模型为隧道灾害条件下施工人员应急疏散提供了参考依据。

面向自然崩落法矿山的初始块度预测软件研发及应用

矿石块度是采用自然崩落法开采需要考虑的重要因素。以自然崩落法初始块度预测基本原理为基础,在DIMINE软件平台上采用C++语言开发了初始块度预测软件系统。该系统综合考虑了节理系统的空间几何参数和地应力的作用,支持从块体体积、等效尺寸和块体形状等不同角度对初始块度结果进行分析。以国外某斑岩型铜矿为例,采用该软件对矿体按勘探线分区进行了初始块度预测,并将结果与国外常用的BCF软件的预测结果进行了对比分析。研究结果表明,矿体勘探线间初始块度的大块率在40.8%~74.8%之间,等效尺寸在1.65~2.63 m之间变化。软件预测的结果与BCF软件预测的结果比较接近,变化趋势基本一致,预测结果为自然崩落法矿山后续的开采设计提供了参考依据。

基于Aegis的无底柱分段崩落法中深孔爆破过程模拟与应用

无底柱分段崩落法因其回采效率高、结构简单、安全性高等优势被广泛应用于地下金属矿开采,其落矿方式常采用中深孔爆破。针对传统无底柱分段崩落法中深孔爆破设计过程繁琐、模拟效果不够直观等问题,开展了基于爆破设计与分析软件Aegis的中深孔爆破过程模拟与应用研究。首先介绍了该软件的模块构成和功能,并梳理和总结了模拟分析流程;其次研究了利用模型边界限制爆破空间以及利用爆炸能量的交错状态校验孔网参数的两项关键技术;最后基于该软件对某地下矿山无底柱分段崩落法中深孔爆破进行了数值模拟。研究结果表明:单排炮孔内爆炸能量集中且充盈了整个爆腔,连续耦合的装药结构以及0.3 kg/t的炸药单耗设计较为合理;临排炮孔间爆腔壁呈相切的状态,可能存在排间能量不足以完全破碎岩体的情况,2.2 m的炮孔排距稍大;预测的多条进路爆破块度质量分布结果均出现大块占比偏高的情况,与现场的工程实践结果一致,并以其中一次爆破后的爆堆照片为例进行说明,其大块率达到了18.03%。结合Aegis软件的模拟结果,分析炮孔排距偏大可能是导致大块率偏高的主要原因。此外还对实验分段的6个开采进路进行了12次爆破试验并加以模拟验证,得到了基本一致的爆破块度质量占比结果,有效佐证了该软件的现场应用效能。

程潮铁矿崩落法开采对上覆岩体变形的影响研究

针对程潮铁矿开展工程地质调查,采用离散元分析软件UDEC建立其二维地质剖面模型,在假设其上部水平矿房未开采的条件下,模拟了程潮铁矿无底柱分段崩落法开采-480m、-500m相邻分段的过程,研究单一分段及相邻分段开采导致的围岩“冒落带、导水裂隙带”的分布规律及范围,探索程潮铁矿单分段矿房开采时其上覆岩体形成的导水裂隙带高度范围y随采长x的变化函数,分析无底柱分段崩落法不同分段矿房开采对于上覆岩体变形及影响机理,为类似开采技术条件矿山安全生产提供参考。

破碎矿体下崩落法采场眉线破坏原因分析及保护措施

龙首矿西二采区在采用无底柱分段崩落法回采时,出现了眉线破坏严重的问题,极大地影响了矿山的正常生产。根据现场的矿岩情况、爆破工艺及参数,分析得出矿体破碎、装药参数不合理以及炸药单耗过大所导致的扇形中深孔孔口处炸药能量分布不合理(过于集中或明显缺少)是眉线发生破坏的主要原因。为解决西二采区眉线破坏问题,从破碎矿体物理加固以及爆破损伤控制两个方面提出了“薄钢板+管缝式锚杆”以及“孔口缓冲爆破+空孔导向”眉线保护方案,并进行了工业试验,改善了眉线破坏情况。

无底柱分段崩落法矿石残留体物理模拟实验研究

无底柱分段崩落法在地下金属矿床开采中广泛应用,损失贫化大是其主要问题之一,而矿石残留体的存在对放矿效果有着很大影响,直接影响开采过程中的损失和贫化,为了取得良好回采指标,需对矿石残留体的组成、空间位置和形态进行研究。针对目前矿石残留体研究缺乏完整揭露手段问题,首先,基于注液胶结提出一种能完整揭露放矿后散体内部矿石残留体的方法;其次,进行垂直走向进路布置方式的无底柱分段崩落法物理模型放矿实验,用所提方法对矿石残留体进行了完整揭露并用三维扫描仪进行了三维建模,在此基础上对矿体残留体的组成、空间位置和形态进行了揭示,同时研究了矿岩混杂部位及靠壁残留体随放矿的变化规律。所提方法弥补了传统放矿物理模拟实验的不足,在此基础上揭示的矿石残留体特征和规律,更利于指导开采措施制定。

自然崩落法采区地压活动控制技术研究

某铜矿自然崩落法矿山自生产以来底部结构反复受压,造成巷道破坏,为生产带来极大困扰。矿山针对不同的来压情况及破坏形式进行支护试验,并利用沉降观测、微震监测和应力监测等手段对底部结构围岩、支护结构进行监测。经过现场支护试验研究与现场监测,发现断层带最有效的支护方式是刚柔并济,并从超前支护、控制拉底推进线、控制出矿等方面总结出了采场地压活动控制技术。该方法对底部结构地压活动控制具有指导性意义,可为自然崩落法矿山或地压较大的矿山提供参考。

基于正交试验的自然崩落法底部结构参数优化

自然崩落法的底部结构处于高诱导应力作用之下,易受岩体破坏的影响,但为确保出矿水平作业的连续性,需确保出矿巷道的稳定并在其设计寿命期间能进行有效的生产作业。因此,合理的底部结构尺寸参数对矿山生产安全和效率有着重要影响。选取拉底水平和出矿水平之间高差、出矿穿脉间距、出矿进路间距、拉底高度、聚矿槽尺寸、超前拉底距离等底部结构布置参数,采用正交分析法及控制单一变量法,研究不同底部结构布置方案对底部结构位移场、应力场及塑性破坏情况的影响,结果表明:出矿水平高差×穿脉间距×出矿进路间距×拉底高度=20 m×30 m×15 m×8 m的组合参数方案为合理的底部结构布置方案。

地应力作用下金属矿山崩落区断层稳定性分析

金属矿山长期采用崩落法回采矿石,形成了大量崩落区,在长期的应力集中、风化作用及爆破振动影响下,崩落区岩层稳定性持续降低,进而产生变形直至发生破裂形成断层,从而严重影响矿山安全生产。为研究地应力作用下金属矿山崩落区断层稳定性及相关参数变化规律,以狮子山铜矿深部开采为背景,采用大型商业有限元软件LS-DYNA计算地应力作用下崩落区断层位移、有效应力及损伤。研究结果表明,崩落区断层位移、有效应力和损伤程度会随断层所处深度的增加而增大,随着距崩落区边界距离的增大而减小;在构造和自重应力作用下,断层处的应力集中会使该弱面结构产生较大损伤,且断层越深,潜在的危险性越大;为提高采场结构稳定性,应加强对断层结构监测。研究结果为预测崩落区断层稳定性及矿山安全生产提供参考。

短臂崩落法在某金矿的应用与发展

湖南黄金洞有限责任公司摇钱坡金矿9号脉矿岩稳固性较差,原采矿方法为上向水平分层充填采矿法,回采资源时存在效率低、矿石贫损率高等问题。基于此,对9号脉薄矿体的采矿方案进行了系统的研究,最终确定短臂崩落法作为此类矿体的最佳开采方案。使用短臂崩落法是为了减少矿石贫化、损失,提高效率降低劳动强度,提高矿山开采的技术水平,达到降本增效的发展方针。

自然崩落采矿法立爪装碴机出矿研究及应用

根据九顶山铜矿自然崩落法立爪装碴机出矿研究应用实践,介绍了自然崩落采矿方法回采时出矿设备现状并提出改进建议、出矿过程及各阶段的特点及有关技术指标统计,通过对2 540 m水平东部2采区-401#试验采场生产实践,阐明了立爪装碴机出矿的优缺点及适用条件,论述自然崩落法出矿方式的选择依据,探讨了在特殊条件下出矿时应采取的特殊措施。

伪斜工作面壁式崩落采矿方法的应用

阐述了伪斜工作面壁式崩落采矿方法的适用条件及其在矿体开采中的应用。首先,针对这种采矿方法的特点,详细介绍了其适用条件,包括技术条件、安全可靠性和经济合理性。在此基础上,深入探讨了此类采矿方法的结构参数和实施步骤,为实际开采过程中不同矿体的操作提供了重要参考。此外,本文还提出了一种新的矿体资源综合利用开发方案,为与之匹配的赋存条件的矿体提供了可靠途径。随着伪斜工作面壁式崩落采矿方法的不断推广应用,这些研究成果将对矿山行业产生积极影响。

边孔角对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

边孔角作为无底柱分段崩落法的重要参数,对无底柱分段崩落法放矿效果有着较大的影响,边孔角与放出体形态、矿石残留体、放矿过程的混岩特征、放矿指标等密切相关,在回采作业阶段,首采分段放矿条件下,放矿效果与边孔角的大小呈正相关;在多分段放矿条件下,放矿效果与边孔角大小先呈负相关,待边孔角达到一定角度后,又呈正相关;回采分段逐渐下降,运用该方法采矿时受到边孔角的影响较大。本文主要对边孔角对无底柱分段崩落法放矿效果的影响进行了分析,以期为采矿人员有效调节边孔角的大小提供参考。

采用无底柱分段崩落法的矿山爆破技术优化研究

矿山爆破技术是提升矿山生产效果的核心手段。本研究以无底柱分段崩落法为切入点,深入探究其爆破技术的优化策略。通过实地考察与理论分析,我们成功构建了无底柱分段崩落法的矿山与爆破模型,并经过多次试验确定了最佳爆破参数与方案。研究表明,优化后的爆破技术不仅显著提升了矿山生产效率和资源利用率,而且有效降低了安全风险,确保了矿山生产的稳定与持续。此外,该技术具有广阔的推广前景,有望在其他类型的矿山采矿作业中发挥重要作用,为矿山工业的可持续发展贡献力量。总的来说,通过对无底柱分段崩落法的矿山爆破技术进行优化,可以在保证生产效果和安全度的同时,实现对矿山资源的高效利用。这个研究成果对矿山工业的发展具有重要参考意义。

铜矿峪矿深部矿岩赋存特征研究对自然崩落法开采的指导意义

本文通过对铜矿峪矿深部矿岩赋存特征及其物理力学特性研究,探讨深部矿岩可崩性,为矿山深部自然崩落法开采提供重要的指导意义。研究表明:4^(#)、5^(#)矿体岩体中存在倾向为北西向和南东向的两组优势节理组,节理面陡倾;岩石坚固程度属坚硬岩~较坚硬岩;岩体质量属Ⅱ~Ⅲ级,破碎特性为中等大块~大块较多,可崩性属难崩~中等可崩。为改善深部矿岩可崩性,在深部开采时还应积极引用水压预裂矿岩预处理技术,合理规划首采区拉底部位、确定拉底推进方向、控制拉底速率,并辅以适当的预裂、割帮等诱导工程,以实现自然崩落法的成功开采。

双碳背景下铁矿崩落法低碳高效开采理论模型构建

崩落法广泛应用于地下铁矿山的开采,但随着开采深度的增大,多数矿山采场地压显现严重,普遍存在矿石贫化损失大、回采爆破悬顶推墙等问题。在双碳背景下,减少采矿业的碳排放是实现双碳目标的重要一环。为提高产能和降低碳排放,归纳了金属矿山碳排放计算方法,建立了崩落法碳排放核算模型,据此分析主要碳排放来源的影响程度及其控制方法,结果表明:充分利用“三律”(岩体冒落规律、散体移动规律、地压活动规律)降低采准系数与优化工艺参数是降低能源消耗和减少碳排放的有效方法;在此基础上,总结了低碳高效开采技术和崩落法地表塌陷区资源化利用方法,构建了崩落法低碳高效开采理论模型,该模型可定量分析工艺技术对碳排放源的控制关系,对于指导崩落法矿山低碳高效开采具有一定的参考价值。

限制性空间内无底柱分段崩落法组合式放矿方案及实验研究

以金川龙首矿西二区上部中段由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法开采为例,研究了限制性空间内无底柱分段崩落法采场各分段的矿石回采和回收特点,构建了一种以分段为放矿控制单元的组合式放矿方案:第一、二分段采用总量控制方式出矿以确保顶板安全冒落形成覆盖层;第三分段采用低贫化方式出矿以避免无效贫化,实现矿石的高质量回收;第四分段采用正常回采进路低贫化放矿+辅助回收进路截止品位放矿以实现矿石的充分、有效回收。设计并开展了3种不同放矿方案的物理实验,结果表明,本文设计的组合式放矿方案在限制性空间实现崩落法安全高效开采和损失贫化控制方面具有显著优势,可使矿山整体开采经济效益处于较优水平,为后期工程实践提供科学的理论和技术指导。

自然崩落法岩体可崩性研究现状与展望

随着我国经济的迅速发展,铜原料的供需矛盾日益突出,为解决这一矛盾,开采低品位大型铜矿床成为了有效措施之一。在众多地下金属矿床采矿方法中,自然崩落法是一种生产规模大、开采成本低、生产效率高的采矿方法,但也是开采技术难度较大且较难实施的采矿工艺之一,需在矿山可行性研究阶段针对岩体可崩性进行大量的研究工作。围绕可崩性从评判方法、岩体自然崩落尺寸等方面开展了研究现状的文献综述,得出降低可崩性等级评判过程中的主观性、综合考虑可崩性影响因素间的相互作用关系以及构建可崩性空间分布模型是可崩性评价的关键,指出可崩性评价的发展趋势是构建可崩性评价体系(由可崩性综合评判、可崩性空间分布模型以及岩体自然崩落尺寸预测组成),并提出了可崩性评价体系的框架及基本评价流程。研究结果对拟采用自然崩落法矿山的岩体可崩性评价具有较高参考价值和指引作用。