硬岩矿体自然崩落过程成拱特征及其边界弱化

硬岩矿体自然崩落过程中崩落顶板压力拱加剧了崩落边界的应力集中,崩落进程易受拱脚两侧的夹制而受阻。通过崩落顶板压力拱极限自稳平衡计算及数值模拟分析硬岩崩落顶板成拱特征及崩落中止的潜在区域,进而探讨通过边界弱化来预处理硬岩的工程措施。引入成拱系数及崩落损伤因子表征拉底上方不同区域岩体塑性区的逐年发展趋势,采用塑性区相对位置反映割帮位置及割帮时机,从而解决边界弱化的时效性问题。结果表明:硬岩矿体在上向崩落过程中,崩落顶板易形成自稳平衡拱并引起崩落减缓或中止,崩落顶板顶部压力和水平压力是引起压力拱持续破坏的直接因素;拉底推进时崩落压力拱跨度以非均匀速率不断增加,压力拱边界随着拉底的推进而不断前移,且拉底推进线前方始终处于高应力集中区域。当上盘矿岩交界处塑性区出现的时间滞后于拉底前锋时,可采用割帮来破坏崩落拱平衡并促进持续崩落。研究结果有助于确定硬岩矿体自然崩落法边界弱化的区域与时机。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

塞紫金矿下部矿带自然崩落法采场空场崩落协同法拉底技术研究

塞紫金矿下部矿带为厚大斑岩型铜矿体,埋藏标高-500~-2000m,设计采用自然崩落法回采,-780m中段为拉底层,矿山目前正在回采上部矿带的主矿体和UZ-2矿体,下部矿带正在基建过程中,由于下部矿带投产后,除北部少数区域矿体回采不会对上部矿体造成影响,其余绝大部分区域均会影响上部UZ-2矿体的回采。因此,在UZ-2矿体和下部矿带同时生产区间,拟采用空场法的方式对下部矿带自然崩落法回采的-780m拉底层进行局部回采,在保证下部矿带拉底进度及矿山整体生产能力的同时,避免对UZ-2矿体回采的影响。研究根据矿山基建进度计划及-780m拉底层矿量确定了空场法拉底首采区域,对自然崩落法采场空场崩落协同嗣后拉底工艺进行了对比分析,对采场结构参数进行了分析计算的同时推荐了矿柱崩落方式,对关键工程及空场法嗣后拉底生产能力进行了论述,对自然崩落法回采的矿体预先采用空场法嗣后拉底回采后续存在的问题及研究方向进行了探讨。

自然崩落采矿法的拉底形式研究

自然崩落采矿法是一种低成本的大规模开采方法。该采矿法的特点是,矿块下部拉底后,失去支撑的矿岩在自重应力和构造应力的作用下自然崩落,并通过聚矿槽放出,拉底爆破的质量直接影响后期出矿水平聚矿槽和底部结构的施工质量。通过对普朗铜矿拉底断面形状优化试验,确定将拉底中深孔由85m/排调整至102m/排,聚矿槽中深孔由每条槽1050m调整至每条槽810 m,将环形扇形孔爆破拉底应用至普朗铜矿拉底中,施工小部分下向孔,将部分炮孔加长,调整拉底断面,提高了拉底爆破效率。同时可解决拉底空间与聚矿槽未完全贯通而频繁出现无法形成矿石持续崩落面的情况,减少了应力集中等情况的发生,一定程度上减小了对底部结构稳定性的影响。

一次爆破成井技术在自然崩落法聚矿槽施工中的应用

在自然崩落法开采中,聚矿槽主要采用机械钻进盲天井提供爆破自由面,施工成本较高,效率低,安全性差。为解决自然崩落法矿山盲天井的施工问题,以普朗铜矿为例,从盲天井施工的关键参数选取、爆破设计、设备选型等方面出发,通过理论分析与现场试验验证相结合的方法,提出一种一次爆破成井的盲天井施工方法。在普朗铜矿进行试验获得成功,并实现推广。与传统方法对比,聚矿槽盲天井的施工工期缩短了70%,成本降低了80%~90%,成井质量效果良好。在普朗铜矿实施的高效中深孔爆破一次成井实例,不仅施工安全,节约成本,更可为国内外自然崩落法类似矿山的聚矿槽施工提供重要参考借鉴经验。

自然崩落采矿法不同拉底方式过沿脉技术分析

自然崩落法矿山拉底水平面积较大,穿脉较长,如未采用切割沿脉,容易造成拉底水平松动矿运输距离远、通风困难。拉底和沿脉巷道交叉口在支承压力和侧向支承压力的叠加下,形成一个高应力集中区,对拉底爆破质量影响较大。拉底爆破的质量直接关系到后期出矿水平聚矿槽爆破质量和底部结构,为提高拉底过沿脉爆破质量,保护底部结构稳定性,本文通过对某矿有无切割井拉底过沿脉进行分析,确定在高应力作用下拉底过沿脉有切割井爆破效果较好,可以有效的改变爆破最小抵抗线,增加爆破自由面,降低炸药单耗,提高装药系数,提高拉底爆破过沿脉质量,有效保护底部结构稳定性。

厚大矿体自然崩落岩层移动角BP神经网络预测

为了预测倾斜厚大矿体自然崩落过程的岩层移动范围,选取矿体上盘围岩岩性、下盘围岩岩性、上盘围岩构造特征、下盘围岩构造特征、开采深度、开采厚度及矿体倾角为影响因素,以人工神经网络中的误差反向传播网络模型推导上盘、下盘岩层移动角。结果表明,BP神经网络预测Borska Reka厚大矿体超大规模自然崩落过程上盘岩层移动角为65.1°,下盘岩层移动角为72.2°,预测精度高,预测结果为合理布置地表工业场地及地表沉降监测提供了理论依据。

自然崩落法断层作用下巷道开挖稳定性分析

普朗铜矿采用自然崩落法开采,在三条断层带相互交织影响下,其底部结构发生了变形破坏。探孔数据表明断层下开挖巷道围岩已被破坏,破坏位置一般存在于巷道表面2.5 m、8 m;通过数值模拟可知,巷道应力集中发生在断层与巷道交汇处,而该处也是变形破坏主要区域。根据应力集中及巷道破坏特点,对聚矿道采用单层锚网喷支护,出矿进路采用双层锚网喷+长锚索支护,眉线位置增加钢拱架支护;对应的拉底穿脉断层位置进行支护试验,取得一定效果。该支护方式对地压治理效果显著,研究结果可为同类矿山提供参考。

自然崩落法底部结构破碎区域钢拱架支护分析与研究

普朗铜矿自然崩落法受断层影响,底部结构易受损坏。通过对3种拱架进行受力分析,确定了普朗铜矿出矿口眉线支护方案。采用U型钢拱架、钢管混凝土拱架、H型钢拱架对出矿进路进行支护试验。经过现场观测,钢管混凝土拱架优于其他2种拱架,且底撑具有底板保护功能。该支护方式对破碎区域效果显著,减少了巷道的进一步变形,也减少了不必要的矿量损失。