块石胶结矿柱房柱法试验研究

金山金矿矿体属于缓倾斜薄至中厚矿体,形态复杂,开采难度大,原采用全面法开采,采矿损失大、工效低、采场生产能力小.为此,试验了块石胶结矿柱房柱法.试验中取得了一些好的经验和显著的经济效益.

大红山铜矿胶结矿柱稳定性数值模拟研究

在大红山铜矿两步骤连续开采过程中,胶结矿柱将代替原生矿柱服务相邻矿房开采。基于二步骤回采过程的安全性以及稳定性要求,需对一步骤胶结矿柱稳定性分析研究。以385中段B12-20线区域为研究对象,通过FLAC3D软件进行数值模拟研究,结果表明:385中段B12-20线开采区域胶结矿柱能够保证其自身稳定性,不会发生失稳破坏,为区段回采提供了安全可靠的作业环境。

基于超静定理论及数值模拟的胶结矿柱稳定性分析

为科学、精确地评价井下胶结矿柱的稳定性,提出基于超静定理论及数值模拟的矿柱稳定性分析方法。将人工胶结矿柱简化为超静定结构,建立超静定理论模型,计算矿柱在尾砂充填体不均匀侧压载荷、自重和顶部冒落拱压力综合作用下的最大应力,并采用Midas有限元软件模拟分析矿柱的有效应力及应变位移,结合废石块胶结模型的单轴抗压强度试验值对矿柱的稳定性进行评价。以大红山铜矿人工胶结矿柱为例的分析结果显示,超静定理论模型计算的最大应力为6.27 MPa,数值模拟的最大应力、最大位移为3.55 MPa和40.46 mm,试验测得的胶结废石块模型单轴抗压强度为10.9 MPa,表明采用超静定理论计算与数值模拟相结合评价矿柱稳定性的方法可行。

金属矿山阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型分析

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平应力和剪应力的变化规律。研究表明:矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大;剪应力在矿柱中心位置达到最大,且高度越大,剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时,其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 k Pa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

阶段嗣后胶结充填体矿柱强度模型研究与应用

利用滑楔体极限平衡理论,建立胶结充填体矿柱侧向滑移失稳模型,考虑采场结构参数、充填材料自身特性和充填体-矿岩(柱)接触面特性的影响,分别得出胶结充填体矿柱与矿壁和非胶结充填体矿柱接触时所需强度模型。以中关铁矿为工程分析实例,开展室内充填配比试验。研究结果表明:当胶结充填体矿柱后壁与矿壁和非胶结充填体矿柱接触时,胶结充填体矿柱所需强度随阶段高度的增加分别呈对数函数和线性函数增长;中关铁矿胶结充填体矿柱所需强度为0.78~0.82MPa,经典强度设计模型计算值偏小,需选取安全系数为1.5~3.0;推荐中关铁矿使用的充填配比为灰砂比1:10、料浆质量分数70%,抗压强度、泌水率、塌落度和流动度均能满足采矿作业需求,水泥用量与原推荐方案相比可降低45.7%。

胶结充填体矿柱失稳的临界爆破振速理论模型及应用

临界爆破振速是影响胶结充填体矿柱稳定的关键因素,目前理论研究相对薄弱。本文综合考虑覆岩和自重力、爆破扰动力和充填体侧压力对胶结充填体矿柱的耦合作用,构建了矿柱失稳临界爆破振速理论模型,给出了拉伸、压缩和综合破坏的临界振速vtmax、vcmax、vmax数学表达式,定量研究矿柱临界爆破振速与充填体的灰砂比、高度(h)及宽度(b)尺寸因素之间关系。结果表明:在外力耦合作用下,当矿柱几何尺寸保持一定时,临界爆破振速随着灰砂比增加而增大;当矿柱宽度一定时,临界振速随着高度增加而逐渐减小,破坏形式由拉伸破坏转为压缩破坏;当矿柱高度一定时,临界爆破振速随着宽度增加而增大,充填体的破坏形式为拉伸破坏。现场工程验证了理论模型的计算结果合理性。研究成果为矿山安全生产提供理论支撑。

胶结充填体矿柱结构可靠性设计方法

胶结充填体矿柱广泛应用于地下矿山 ,矿柱结构的稳定性直接关系到采矿生产安全 ,胶结充填体矿柱结构可靠性设计日益受到重视和普遍应用。传统的安全系数法不能考虑影响胶结充填体矿柱结构稳定性因素的随机性和离散性 ,因而其结论具有很大的局限性。变异安全系数法以可靠性理论为基础 ,充分考虑胶结充填体矿柱结构稳定性影响因素的随机性及其离散程度 ,计算结果更具指导性。文章从胶结充填体矿柱力学分析入手 ,分析了安全系数法的局限性 。

混凝土矿柱嗣后充填法采场稳定性监测与分析

兴隆磷矿为提高资源回收率,采用两步骤回采法,先矿柱胶结充填,后矿房废石充填。为保障作业的安全,验证胶结矿柱的强度,优化采场结构参数,采用区域的微震监测与局部的点监测相结合的方式,对胶结矿柱及顶板覆岩应力显现进行立体、实时动态监测。通过分析开采过程中获取的应力、应变及位移变化数据,得到了回采工作面前方的采动超前影响距离约为20 m;当矿房回采跨度约36 m时,覆岩累积应力集中较大,顶板局部会有冒落,但采场顶板移动诱发的应力远小于胶结混凝土矿柱强度,胶结矿柱无破坏。结果表明:采用两步骤回采嗣后充填的开采方法及采场结构参数等,能够保证采场稳定。该监测方法能够及时准确地为采场稳定性做出评价,为安全高效生产提供指导。

基于FLAC^(3D)机械化两步骤条带式上向分层充填采矿法采场稳定性分析

针对落凼矿深部矿段采场稳定性差、矿石损失率大的问题,提出机械化两步骤条带式上向分层充填采矿法,并用FLAC^(3D)对采场结构稳定性进行分析。研究结果表明:在Ⅰ步骤条带6 m,Ⅱ步骤条带8 m的条件下,通过对Ⅰ步骤胶结矿柱的塑性区以及Ⅱ步骤矿房顶板拉应力及竖向位移分析,验证了结构参数的合理性,对类似矿山设计和生产工作有一定的参考价值。

叁沟矿缓倾斜中厚至厚矿体采矿方法研究

针对叁沟矿缓倾斜中厚至厚矿体的赋存条件,提出了分段空场嗣后充填法和胶结矿柱房柱法联合开采,介绍了联合采矿方法的采准、切割、回采、充填过程。结果表明:分段空场嗣后充填法能够较好地适应缓倾斜厚矿体,回采率高,成本低,经济效益显著,同时,房柱法又能很好地解决小矿体的开采问题,联合采矿方法取得了预期的效果,为矿山合理经济开采提供了依据。

新桥硫铁矿采空区顶板岩移监测分析

通过分析新桥硫铁矿的地质概况以及该矿开采过程中存在的充填等方面的问题 ,为该矿可能发生的采空区顶板岩层大规模移动进行了小规模的采场顶板岩移监测 ,并在此基础上建立了整个采空区顶板岩移监测网 ,通过监测 ,得出了该矿采空区顶板岩层移动的一些结果以及应该重点保护的区域 。

井下移动式充填系统在兴隆磷矿采空区处理中的应用

采空区已成为影响我国金属非金属矿山安全生产最主要的危害源之一。兴隆磷矿经过多年开采,遗留下大量采空区,威胁矿山安全生产。通过采用井下移动式充填系统,解决了兴隆磷矿缺乏工业场地,空区分布范围广,充填材料输送困难的技术难题,成功处理了兴隆磷矿的采空区隐患。