某矿山厚大矿体采场结构参数优化研究

某铅锌矿采用浅孔留矿嗣后充填两步骤回采厚大矿体,针对矿房和矿柱的宽度不合理的情况,采用FLAC3D软件对不同厚度的矿体、不同宽度的矿房和矿柱进行模拟研究,建立了5组不同的研究方案,并对不同方案的稳定性评价指标和综合满意度进行了线性分析。结果表明:采场稳定性评价指标均随着矿房、矿柱宽度的增大而劣化,适当减小矿房、矿柱尺寸可以有效降低采场顶板及两帮的位移量,保持采场围岩稳定;随着矿体厚度的增加,矿房、矿柱尺寸随之减小,与矿山现场情况吻合,理论计算及数值模拟给出了相应矿体厚度的矿房、矿柱尺寸;模拟发现上盘千枚岩顶板存在不稳定因素,建议对上盘千枚岩顶板进行锚杆网支护,以确保安全高效回采及降低矿石贫化。

张十八铅锌矿采场结构参数优化研究

张十八铅锌矿设计的采矿方法主要是房柱法,由于前期对矿岩体稳定性分析不够,设计的采场结构参数偏小,跨度只有5~6 m,不能满足现在生产需求。为此,需要优化采场结构参数,通过全面调查矿岩体的工程地质构造情况,对岩块进行物理力学参数测试,综合分析了矿岩体的力学参数和稳定性状况。采用模拟软件分析计算了围岩极限位移、围岩应力重布、开挖塑性区变化情况,分析得出了在取消护顶层条件下采场最大跨度为7.6 m,在留设护顶层条件下采场最大跨度为9.7 m,优化后的参数均大于原设计的5~6 m。通过优化采场的结构参数,使得单中段采场矿柱的留设量减少了42%,回采率提高了45%,采场生产效率提高了80%,采矿成本降低了35%。

基于Reissner厚板理论与Mathews稳定图的空场采矿法采场结构优化研究

优化空场采矿法采场结构可有效减少矿石的贫化与损失,并且对防止大规模地压活动发生具有重要作用。以大新锰矿急倾斜中厚矿体开采工程为背景,基于Reissner厚板理论,构建了顶柱四边固支的采场顶柱厚板模型,计算了在不同厚度下顶柱的采场极限暴露长度。设计了两种采场结构初步优化方案:加大预留顶柱厚度(方案Ⅰ);增设一条间柱(方案Ⅱ)。采用Mathews稳定图法,结合现场矿岩体结构面调查数据,分析了采场顶柱、上盘围岩与下盘围岩的稳定性,对比了稳定水力半径与真实水力半径的大小,确定了采场结构的最优方案。研究表明:顶柱厚度与极限暴露长度的关系为a=6.4h-8.35;方案Ⅰ的矿石的损失率与贫化率均高于方案Ⅱ,采场结构最优方案为方案Ⅱ。研究成果可为空场法采场结构优化提供一套完整的力学分析方法与一种矿岩稳定性评价方法。

基于EWM-GRA综合评价的采场结构参数优化研究

为实现某地下磷矿增产目标,在综合考虑采矿安全、技术和经济因素下,结合EWM熵权法和GRA灰关联度法构建了EWM-GRA综合评价模型,并基于评价模型对9组不同采场结构参数方案进行分析。研究结果表明:选择采用进路宽度为3.5 m,进路高度为3 m的方案最优。从现场实践来看,采用3.5m×3m采场结构参数方案相对原方案采矿量每米整体提高了27.37%,可实现增产目标;每条进路的经济效益相对原方案增加了2.833万元,大于增加的开采成本,说明了优选出的采场结构参数方案是合理可行的。研究结果可为磷矿采场结构参数设计提供参考。

上向进路式尾砂胶结充填采矿法采场结构参数研究

红牛铜矿主要矿石类型以矽卡岩型为主,次为角岩型,矿体呈透镜状、藕节状产出,矿体尖灭再现、分枝复合严重,西边矿岩稳定性良好,东边矿岩稳定性差,为一种难开采的矿体,尤其是KT2-1厚大矿体(低品位、资源储量大),现阶段来看,社会生产对矿产资源的需求量不断增大,这同时也为矿山开采作业带来了众多新挑战,一些浅层矿床已经被开采殆尽,要想满足当前的社会生产需求,则对深层矿产资源、低品位资源进行开采,部分情况下还需面临矿山回采的状况。为能提高矿山开采的效率,本文以红牛矿山回采作业为例,探究上向进路式尾砂胶结充填采矿法在KT2-1矿体中的应用方法,并分析关键采场结构参数,旨在充分发挥回采技术优势,提高矿床开采效率。

基于正交设计试验方案的云南某铜矿采场结构参数优化研究

采场结构参数的优化选择对采矿的安全生产和经济效益有着重要意义。以云南香格里拉某铜矿为背景,结合矿山采用的分段空场嗣后充填采矿法,根据矿山岩体力学参数、充填体力学参数以及采场的布置特征,运用FLAC3D软件建立采场模型,通过正交设计试验设计了16种不同的采场结构参数方案,对所有采场方案进行稳定性分析,并用建立FAHP-CRITIC法组合赋权的综合评价模型进行优选,得到最优采场结构参数尺寸及最佳充填配比。方案在矿山各中段推广使用,为类似矿山的采场试验提供了良好的示范。

西藏帮中锌铜矿采场结构参数优化

为进一步提高西藏帮中锌铜矿阶段空场嗣后充填采矿法的生产效率及经济效益,在工程地质力学调查和岩石力学试验基础上对矿区矿岩进行岩体质量分级,并结合矿山采切工程布置分析影响采场稳定性的关键因素;在此基础上应用多种经验稳定图表法优化采场结构参数。结果表明,改进的稳定图表法适应性强,采场跨度可从12.5 m扩大到20 m,仍满足矿山生产安全要求。

基于COMSOL的杨林坳钨矿采场结构参数优化

通过COMSOL数值模拟软件,针对杨林坳钨矿充填法采场安全性问题,基于围岩失稳和矿壁失稳判据,分别确定一步骤采场跨度区间和矿壁厚度区间。对比不同采场结构参数无支护情况下围岩的应力、塑性应变以及顶板垂直位移,同时考虑矿山开采的安全经济性能,确定最优采场结构参数。研究结果表明:①结合岩体的抗拉、抗压强度,确定一步骤采场跨度安全区间为13~18m;②结合等效应力场、塑性区、位移场等对比分析,确定一步骤采场最优跨度为13m;③矿壁厚度为4.5m时可保证现场施工的安全性。

思山岭铁矿地应力分布规律与采场结构参数优化

采用水压致裂法分别测量思山岭铁矿围岩与矿体地应力,分析围岩与矿体地应力分布规律及其差异。结果表明:围岩与矿体地应力均随埋深增加近线性增大,水平最大主应力始终为第一主应力,方向近NEE向;围岩与矿体水平主应力差值均较大,埋深超千米时最大与最小主应力比值分别为1.58与1.46,思山岭铁矿处于强各向异性高应力状态。围岩地应力略高于矿体地应力,千米以深时围岩水平主应力约是矿体水平主应力的1.06倍。基于地应力分布规律与矿体层理,将思山岭铁矿40 m×40 m×60 m(长×宽×高)的方形采场优化为80 m×20 m×60 m的长条形采场,模拟结果显示长条形采场开挖后的应力、位移、塑性区分布均优于方形采场,进一步提出了深埋高应力层状矿体的采场结构参数设计方法。

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。

露天转地下开采采场结构参数优化及相关技术研究

为实现庙沟铁矿露天转地下安全高效开采目标,根据无底柱分段崩落采矿法设计特征和矿石散体流动特性,确定分段高度为20m,进路间距为22m;以垂直进路放出体高度与脊部残留体顶点相切、沿进路放出体最宽部位与崩落体矿岩边界相切为原则,确定崩矿步距为2.7m,结合庙沟铁矿生产实际情况,推荐合理崩矿步距值为2.2~2.7m。根据矿体厚度变化特点,提出0线以北为沿走向布置回采进路,0线以南垂直走向布置进路的优化方案;并提出斜坡道、平硐、主副井的联合开拓运输提升系统方案和具体的覆盖层形成方案,对实现庙沟铁矿安全高效开采目标,提高矿石回采指标具有重要的指导意义。

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。

基于AHP-TOPSIS模型的某矿采场结构参数优选

为科学选择符合矿山实际生产条件的采矿方法及采场结构参数,以某矿山为例,将层析分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)与逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)相结合,提出了一种基于AHP-TOPSIS模型的采场结构参数优选方法。研究表明:通过将损失率、贫化率、生产能力及采矿成本等因素作为评价指标构建的模糊评价矩阵能够准确优选出相应的采矿方案,通过综合评价,分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法为最佳采矿方法。在此基础上,构建了基于AHP-TOPSIS的采场结构参数综合评判模型,并从9种采场结构参数方案中优选出了最佳的采场结构参数,即阶段高度为65 m,矿房长度为25 m,矿柱长度为28 m。矿山生产实践结果反映出,当采用上述采场结构参数时,采矿损失贫化率降低,出矿效率高,回采时能够有效控制地压,确保回采过程安全。

深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制

基于阶段空场嗣后充填采矿法采场围岩稳定性控制难题,以某矿山深部急倾斜厚大矿体的赋存条件为背景,从改变采场几何形态和结构参数角度出发,提出将阶段采场顶部改变为拱形结构,开展拱形结构阶段空场嗣后充填采矿法围岩稳定性研究。从采场拱形形态及阶段采场跨高比入手,分析2个因素对采场稳定性影响。研究结果表明:采场拱形形态的设置和跨高比的优化可以提升采场整体稳定性。通过建立阶段采场拱形结构力学承载模型,进行采场拱形形态及跨高比因素的影响权重分析。跨高比对采场综合稳定性的影响最大,影响权重为66.41%,采场拱形形态对采场的边墙稳定性影响显著,影响权重为94.83%。综合围岩位移、裂纹演化规律及围岩开裂区等效深度等指标计算结果,确定最优采场结构参数为:采场高50 m、跨度20 m、采场形态特征角55°。

基于数值模拟的采场结构参数与充填强度匹配性研究

针对新田岭钨矿区厚大矿体的赋存特征,利用FLAC3D数值模拟软件,分析了矿房宽度、矿柱宽度、底板充填体厚度、矿房充填体强度、底板充填体强度等对开采后围岩顶板沉降位移的影响。结果表明:一步骤回采矿房时,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大;二步骤回采矿柱时,矿房宽度及矿房充填体强度对顶板沉降变形的影响较大;下部中段回采时,底板充填体强度、矿房宽度以及矿柱宽度对顶板沉降变形的影响较大。综合上述3个研究结果,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大,其次是充填体强度,顶板沉降变形与矿房宽度呈正相关关系,而与充填体强度呈负相关关系。

某铜矿采场结构参数优化

某铜矿现采用露天开采,考虑资源接替,须尽快实现地下开采达产,而合理的采场结构参数是矿山顺利实现地采达产的重要保证。根据铜矿赋存条件和矿体特征,分别设计了方案1(矿柱跨度为15m,矿房跨度为15m)、方案2(矿柱跨度为12m,矿房跨度为18m)和方案3(矿柱跨度为10m,矿房跨度为20m)。采用FLAC3D数值模拟软件对3种方案进行数值模拟研究,从位移、应力以及塑性区3个方面进行计算分析,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究表明:方案2既能保证采场安全,又可高效生产。研究结果可为国内外分段空场嗣后充填法推广应用提供一定的理论参考依据。

上向进路充填采矿法采场结构参数优化研究

根据夏甸金矿开采现状、地质与开采技术条件,结合矿山矿岩稳固性情况,选择上向进路充填法作为开采矿山的试验方法。利用FLCA3D软件对采场结构参数进行优化,模拟结果发现:进路宽度为5~6m时,顶板基本无垮落风险,两帮充填体有小面积垮落风险;当进路宽度为7m时,顶板有小面积垮落风险,两帮充填体垮落面积较大,松动范围明显增大,建议采取6m的进路采场。进行现场工业试验,6m进路采场仅在部分较为破碎区域需要采用锚网支护,大部分区域无须支护就能确保采场作业人员的安全,生产能力满足矿山需求。

瓮福磷矿大塘矿阶段空场嗣后充填采场结构参数设计

大直径深孔阶段空场嗣后充填法是开采倾斜极厚矿体安全有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以瓮福磷矿白岩矿区大塘矿为工程背景,采用Mathews稳定图法确定了一步骤采场结构参数,基于“隔一采一”的回采方案,利用数值软件FLAC^(3D)研究了采场稳定性。结果表明,一步骤和二步骤采场结构参数均为45 m×15 m×30 m条件下,充填体及周围矿房均未达到其临界破坏强度,采场结构参数合理。研究结果为倾斜极厚矿体的安全回采提供了理论支撑。

深部金矿向上水平分层充填法采场结构参数研究

矿体围岩质量及应力对井下结构设计参数的选取具有显著影响,为进一步了解不同埋深对于采场结构参数的影响,通过力学试验分析了阜山金矿不同埋深情况下的力学性能。并在此基础上,采用经验计算和数值模拟的方法对阜山金矿矿区上向水平分层开采的采场结构参数进行了理论研究与数值仿真,分析比较了3种采场结构参数方案的应力与变形结构,优选提出了不同埋深下的采场结构最优参数。

厚大矿体采场结构参数优化研究

合理的结构参数对维护采场稳定、提高单个采场产能、降低采切工程量具有重要意义。以蒙库铁矿为研究对象,利用岩体遥测与结构分析系统Sirovision对采场顶板、侧帮及上盘围岩节理面进行调查和数字化识别,获取采场节理组的空间方位统计信息及优势节理产状;基于Mathews稳定图解法对沿走向布置与垂直走向布置采场的顶板、侧帮及上盘开展稳定性分析,得到采场顶板、侧帮及上盘的实际水力半径和允许水力半径的相关关系;采用数值分析方法,通过分析矿柱的位移、最大剪切应变率及采场的主应力等因素,确定了2种典型采场结构矿柱的最小安全厚度。研究结果表明:采场沿矿体走向布置时,当矿体厚度小于20 m时,长度控制在40 m之内的采场稳定性较好;采场垂直矿体走向布置时,矿体厚度不超过30 m,宽度小于25 m的采场稳定性较好;对于沿走向布置的40 m×15 m典型采场,矿柱最小安全厚度为6 m;对于垂直走向布置的30 m×25 m典型采场,矿柱最小安全厚度为8 m。研究结果可为蒙库铁矿采场结构参数优化提供依据,并能为国内外同类矿山采场结构设计提供参考。