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。

无底柱分段崩落法结构参数的影响因素及计算

分析无底柱分段崩落法的特征及其优缺点,整理了该采矿方法主要结构参数的影响因素,并归纳了主要结构参数的理论计算公式,同时通过尖山采场的室内放矿实验及现场实际效果,对归纳整理的主要结构参数计算公式进行验证。可为采用无底柱分段崩落法的矿山提供设计依据。

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。

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。

软破矿岩条件下胶结充填法转分段崩落法研究及应用

金川集团龙首矿西二采区上部中段充填采场发生失稳事故后,采矿方法由下向分层进路式胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,面临着软破矿岩条件下覆盖层形成和采场稳定性问题。采用数值计算和现场试验等方法,对这2个关键技术问题进行了研究。数值模拟结果表明,随着崩落法首采分段回采工作的进行,采场复合顶板经历了破坏裂纹萌生、零星散块冒落、拱形批量冒落和柱塞状整体冒落等阶段,当首采分段回采结束时,顶板复合岩层冒落能够为崩落法采场提供足够厚度的覆盖层,且在崩落法采动地压下软破矿岩采场能够保持稳定。现场工业试验表明,在崩落法采场首采分段采用“阶梯式退采均匀扩展采空区+总量控制出矿”的技术方案,能够安全、高效地形成覆盖层,并通过增补“钢拱架+钢筋网+锚杆”的技术方案,解决在崩落法采动地压下维持破碎矿岩采场稳定性的问题,为无底柱分段崩落法在西二采区的扩大应用奠定了技术基础。

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。

秘鲁邦沟铁矿自然崩落法矿岩崩落参数研究

自然崩落法开采过程中需要准确预测岩体的崩落行为,以保证安全生产作业。为了探究岩体崩落行为,通过数值模拟的方法深入分析自然崩落法矿岩崩落的时空演化规律,基于FLAC3D软件构建秘鲁邦沟铁矿实际地层三维模型,结合Burgers-Mohr本构模型,研究了矿岩初始和持续崩落拉底面积、矿岩持续崩落速度、全过程拉底地表沉陷以及矿岩崩落量等关键技术参数。结果表明:邦沟矿初始和持续崩落拉底面积分别在864~1350 m^(2)和5400~6534 m^(2);持续崩落速度为0.3112 m/d;全部拉底完毕后,矿岩崩落总量为63012万t,可满足设计产能需求。研究结果可为自然崩落法关键技术参数的研究提供新的思路和方法。

崩落法转充填法开采安全隔离层厚度研究

地下矿山崩落法转充填法开采是矿山行业维持可持续发展与保护生态环境的重要趋势,为保障某大型地下矿山崩落法转充填法安全开采的有序衔接,本文对该矿安全隔离层厚度及稳定性进行了深入的计算与分析。首先,通过荷载传递线交汇法、结构力学简化梁法、普氏拱理论计算了隔离层厚度,厚度分别为19.5 m、20.1 m和22.7 m;其次,建立三维精细化矿体开采模型,设计崩落法转充填法安全隔离层15 m、20 m、25 m三种厚度方案进行对比,采用有限差分计算软件FLAC^(3D)对矿体崩落法分层开采、充填法首采中段开挖进行了全过程模拟。研究结果表明:安全隔离层厚度20 m时,最大沉降变形值为21 cm,最小主应力为压应力0.05 MPa,隔离层岩体未出现受拉破坏,产生的塑性破坏区域零散分布,影响范围有限。综合理论计算和数值模拟结果,最终确定矿山安全隔离层厚度应不小于20 m。矿体留设安全隔离层可有效降低崩落法开采和充填法开采区域的相互影响,保证深部矿体充填法开采的安全进行,研究方法和结果可为相似条件矿山提供参考。

基于无人机航测的自然崩落法采矿地表塌陷规律研究

自然崩落采矿法会造成一定范围的地表塌陷,是矿山的重大安全隐患。无人机航测在大面积复杂地表监测方面具有安全性好、作业流程简单及精度高的优点,是地表塌陷监测和三维建模的优选技术手段。针对国内最大的自然崩落法矿山,运用无人机航测对该矿山自然崩落法开采诱发的地表塌陷进行非接触监测,开发了无人机航测技术流程,提出了基于无人机航测的地表塌陷三维建模方法,以及三维建模精度分析方法。通过构建三维模型,进行地表塌陷影响区范围分析和塌陷影响区剖面数据分析以及地表塌陷理论分析,研究该矿山2022年3月至2023年3月塌陷区的变化,得到塌陷区变化特点和规律;采用概率积分法对地表塌陷规律进行预测,得出该矿山地表塌陷概率积分法预测值与实测值之间的误差小于0.18 m。研究结果可为该矿山地表治理和泥石流防治提供依据。

含水率对普朗铜矿自然崩落法覆盖层散体抗剪强度影响研究

覆盖层的物料特性是自然崩落法能否顺利进行的重要因素,普朗铜矿自然崩落法的覆盖层为高原冰碛物散体,其抗剪强度参数与含水率密切相关。以高海拔环境下的冰碛物为研究对象,采用散体直剪实验方法,获得不同含水率条件下的高原冰碛物散体抗剪强度参数,探索含水率对高原冰碛物散体抗剪强度参数的规律关系。研究结果表明:高原冰碛物散体物质的黏聚力和内摩擦角均随着含水率的增加而减小,黏聚力与含水率之间呈现较强的对数关系,而内摩擦角与含水率之间呈现较强的指数关系;根据冰碛物散体抗剪强度参数随含水率的变化程度,黏聚力对含水率的变化较为敏感,而内摩擦角对含水率的变化敏感性较低,说明黏聚力对含水率的敏感性要强于内摩擦角,含水率对高原冰碛物散体抗剪强度的影响主要是通过黏聚力变化来体现的。研究成果可为自然崩落法高原冰碛物覆盖层研究提供一定的理论依据。

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。

自然崩落法底部结构稳定性影响因素及其保障措施研究

底部结构是自然崩落法开采的核心工程,也是受采动影响最大的井巷工程。针对铜矿峪矿多年来大范围底部结构破坏造成局部区域无法正常出矿,破坏区底部结构治理难度大、周期长,严重影响矿山安全等问题。基于铜矿峪矿自然崩落法多年的开采经验,结合底部结构数值模拟分析应力分布状态与实际破坏区域,从开采深度、拉底面积和采场跨度、拉底策略、支护形式、爆破质量等方面分析铜矿峪矿底部结构破坏原因,研究认为:随着开采深度的增加,要及时对底部结构进行补强支护,在生产过程中要加大拉底爆破质量的管控,才能从根本上减少应力对底部结构的破坏;在拉底面积不断增大的过程中,及时关注底部结构的应力变化,加强松动出矿,及时卸压,保证底部结构不出现破坏性地压显现。同时在针对出现破坏性地压显现的情况下,采取原位疏通和下方接矿的方式保证矿石的充分回采,为深部工程的采矿设计、出矿管理、地压治理等方面提供了有效的理论措施与实践经验。

基于分层崩落法的地下矿山开采矿体与围岩稳定性分析

本论文基于分层崩落法对地下矿山开采过程中矿体与围岩的稳定性进行了分析。通过对某地下矿山的具体工程实例,综合应用地质力学、数值模拟及现场监测等多种手段评估了矿体和围岩在开采过程中可能出现的变形与破坏机制。研究表明分层崩落法在保持矿体稳定性和围岩控制方面具有显著效果,但需要针对不同地质条件进行优化设计。本文的研究成果可为类似矿山的安全高效开采提供理论支持和实践指导。

崩落法转充填法中存窿矿石回收方法研究与实践

龙桥铁矿无底柱分段崩落法转充填法过程中,原采场存在大量的存窿矿石资源,主要包括覆盖矿石层和下盘三角矿柱。为安全有效地回收该部分资源,分析采空区及存窿矿石分布状况及技术条件,确定了合理的回收原则,提出了分区回收方案。存窿矿石回收全过程在基于采空区稳定性及监测监控下进行,并顺利实施,充分解决了崩落法转充填采矿法所遗留的资源损失问题,延长矿山服务年限,同时又能对采空区进行安全处理。

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。

针对无底柱崩落法放矿的回采效率模拟研究

为了进一步提高煤矿的回采效率,文章建立相似模拟模型,进行不同崩矿步距和进路宽度的放矿模拟,并利用PFC^(3D)颗粒流程序,建立了某矿的数值放矿模型,把矿石和废石染不同颜色进行分组,模拟放矿过程,对所有试验方案的回贫率进行了比较。结果表明:相似模拟与数值模拟的结果相近。某矿区分段高度13 m,近路间距10 m,崩矿步距为3 m,进路尺寸为3.6 m×3 m,端部倾角为前倾85°的方案2为最优方案。

铜矿峪矿自然崩落法地压破坏的治理

铜矿峪矿作为我国重要的铜矿开采基地,长期采用自然崩落法进行矿石开采。因此,研究铜矿峪矿自然崩落法地压破坏的治理措施,对于保障矿山安全生产、提高开采效率具有重要意义。基于此,本文首先阐述地压破坏的定义和分类,其次分析铜矿峪矿自然崩落法地压破坏治理的重要性,最后提出几条铜矿峪矿自然崩落法地压破坏治理措施,以供参考。