智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

大直径深孔阶段空场嗣后充填法侧向崩矿新方法的应用研究

根据柿竹园矿柴山工区矿体倾角、厚度及围岩性质,通过对几种采矿方法的比较、分析,决定采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法,并在此基础上提出了一种侧向崩矿的新方法,即在矿房北端布置一条切割天井,以切割天井为自由面进行底部拉底和侧向切割立槽。详细介绍了该方案的采场要素及工艺过程,给出了试验爆破参数、装药结构以及起爆方式;并对新方案的应用提出了一些问题和建议。

分段凿岩阶段空场嗣后充填法在急倾斜破碎矿体中的应用

贵州开磷集团用沙坝矿急倾斜破碎矿体属于难采矿体。根据该类矿体的赋存条件,通过对适用的6种采矿方案进行技术经济分析、比较,决定采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法。详细介绍了该采矿工艺的结构参数、采准工程、回采工艺及主要技术经济指标。

新城金矿阶段空场嗣后充填法开采大直径深孔切槽爆破方法

在阶段空场嗣后充填法开采过程中,如何形成回采爆破的初始补偿空间是成功应用该采矿方法的关键。阶段空场嗣后充填法在进行切割拉槽爆破时,受到围岩的夹制作用,极易造成切割槽爆破欠挖甚至出现爆破失败的问题。以新城金矿为工程背景,采用无切割井大直径深孔爆破方法形成切割槽。对比分析传统的垂直深孔后退式分段爆破拉槽方法与“品”字形后退式分段爆破拉槽方法,结果表明:当采用“品”字形后退式分段爆破拉槽方法时,既利用了采场下部的自由空间,又利用了由于“品”字形布置所创造的超前自由面和中央补偿空间,可以显著提升无切割井深孔爆破的效果。在此基础上,优化了新城金矿阶段充填法开采过程中大直径深孔切槽爆破的孔网参数。综合分析结果,确定了新城金矿大直径深孔切槽爆破一次爆破高度为3.6 m,炮孔直径为100 mm,炮孔的排间距和孔间距均为1.5 m,爆破边孔距离爆破边界为0.5 m,并在切割槽中央设置4个空间补偿孔,改善“品”字形后退式深孔切槽爆破的效果。

黄沙坪矿区阶段空场嗣后充填法采场结构参数研究

针对黄沙坪矿区厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿法采场结构参数的选择,利用FLAC^(3D)数值模拟软件进行试验模拟。通过对数值模拟结果进行分析,阐明了各影响因素与采场稳定性之间的关系,得出对采场稳定性影响程度的排序为:矿房长度>间柱宽度>顶柱厚度,以此进行采场结构参数优化。结果表明,矿房长度为50 m,间柱宽度为8 m,顶柱厚度为5 m是该矿山的最优采场结构参数。

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°。

阶段空场嗣后充填采矿法生产能力分析与研究

随着矿山机械化水平的不断提高,大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法应用日趋广泛。为了科学客观地分析和计算其生产能力,综合考虑采切、凿岩、出矿、充填等工艺流程和盘区开采计划,构建了大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法生产能力计算模型,并对某大型钼矿进行了分析研究。研究结果表明:该矿山盘区开采共需时间为802d,盘区生产能力为2741.47t/d,盘区采场利用系数为0.25,单采场综合能力为913.82t/d,对比在产同类矿山,计算结果基本吻合,并且通过矿山生产反馈可进一步修正和完善模型。该研究成果对矿山产能设计和生产计划决策具有重要的理论意义和应用价值。

阶段空场嗣后充填法采场结构参数及充填配比优化

结合金山店铁矿张福山矿区的开采实际,借助FLAC3D三维数值模拟分析软件,对比分析了不同矿房结构参数、不同充填配比的嗣后充填法回采充填过程的采场围岩应力、变形及塑性区分布情况。研究表明:在相同充填配比下,矿柱宽度从15 m增加到18 m,矿柱承受的最大应力值由23.3 MPa减少到23.1 MPa,顶板下沉位移由22.2 mm增加到27.7 mm;充填体的强度由2.4 MPa增加到3.8 MPa,矿柱两侧围岩承受的最大应力值由16.3 MPa降低到15.9MPa,顶板下沉位移由413.4 mm减少到104.3 mm。经综合分析比较,确定合理的矿房、矿柱宽度为15 m,充填配比为1∶8。

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。

下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法的优化研究

针对下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法凿岩硐室工程量大、采准工程施工困难、空区顶板不规则、出矿不安全、充填接顶率低等问题进行优化研究。通过优化上部凿岩巷道的布置形式,克服了上部凿岩硐室工程量大,施工困难以及顶板不规则的问题;改进了下向深孔的布置形式,由下向平行孔改成下向扇形孔,提高了深孔凿岩效率,改善了空区顶板轮廓,提高了空区顶板的稳定性;通过采用遥控设备回收空区内的残矿,解决了出矿过程中的安全问题。优化后的采矿工艺顶板稳定性提高,回采作业安全,充填接顶率显著提高;采切比降低了8.09 m^(3)/kt,贫化率降低了7%,单个采场生产效率提高了200 t/d,可供类似矿山借鉴。

阶段空场嗣后充填采矿法回采工艺应用研究

三道桥铅锌矿位于大兴安岭山脉北段西缘,得耳布尔河谷北侧,得耳布尔地质成矿带。矿山原设计对厚度6 m以上的矿体选用分段空场法开采,但开凿漏斗底部结构和电耙出矿的生产工序复杂、效率低下。为提高生产能力,矿山拟改造采矿工艺。经设计人员现场调查,最终决定选用阶段空场嗣后充填采矿法,同时通过引进电动铲运机、环形孔钻机等设备,改变采场底部出矿结构和采场爆破方式等,以提升生产效率。改进的设计对类似条件的中小型矿山具有借鉴与指导价值。

阿舍勒铜矿深孔阶段空场嗣后充填采矿法试验与应用

阿舍勒铜矿因矿体走向长度短、生产能力大而采用上下采区分区开采方法。上采区位于650 m中段以上,采用中深孔分段空场嗣后充填采矿法,设计生产能力1500 t/d;下采区布置于500 m中段以上,使用深孔阶段空场嗣后充填采矿法,设计生产能力2500t/d。2005年投产以来,下采区开发了近8个采场,至2006年6月底,已有1个采场充填完毕,还有2个待充采场。实践证明,此采矿方法基本适应该矿体的开采技术条件。

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。

大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法的应用

以某矿山工程为例,针对大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法从采场结构、采切工程、爆破参数设计、采场通风、充填工艺等方面进行详细介绍。应用证明,采用空场嗣后充填采矿法,有效提高了施工效率,降低了施工成本,具有良好的经济效益。同时,在施工过程中,还需要不断总结,对设计参数和施工方案进行优化,从而进一步提升生产效率。

阶段空场嗣后充填体三维拱应力及强度需求模型

在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中,合理平衡一步骤矿房采场胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法,解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题,本文借鉴土力学应力拱理论,分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系,分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式,基于Marston拱应力二维模型,拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型,得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力学边界解析方法,并通过FLAC^3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证。进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中,考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用,以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况,定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式,并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC^3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算,与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证,得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φc/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φc/2时,胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳,最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法。

浅析书记沟铁矿改进采矿方法——阶段空场嗣后充填采矿法

内蒙古大中矿业有限责任公司书记沟铁矿地理位置在包头市北偏西,距包头市约80km,位于内蒙古乌拉特前旗小佘太乡境内。矿区有大中公路与包头市相通,交通便利。书记沟铁矿矿区地处内蒙地轴的中部,产于五台区地层角闪岩段含矿层,矿区以断裂构造为主,由于断裂构造作用,形成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ异常4个异常区(矿体)。

阶段空场嗣后充填采矿法在铜山铜矿的应用

根据地表不允许陷落,要达到较大生产能力和较低贫化、损失指标,具有较好的社会效益和经济效益等因素,合理选择了阶段空场嗣后充填采矿法,并对采矿方法结构参数进行优化确定。通过现场工业试验,取得良好的技术经济指标和经验,为采场结构参数和回采工艺、设备的改进和完善提供了依据。

阶段空场嗣后充填采矿法在鲁南矿业的应用

鲁南矿业王峪矿段在实际开采中对矿体厚度≥15m,倾角≥55°的矿体主要采用了阶段空场嗣后充填法采矿,本文概述采切工程布置、回采工艺以及在生产流程中应该注意的问题。阶段空场嗣后充填法在鲁南矿业的成功应用,矿块生产能力达到606t/d,提高了生产效率,降低了综合成本;采用堑沟式底部结构,遥控铲运机出矿,出矿人员不进入空区,极大提高了安全性,取得了良好的经济效益和安全效益。

大空区连续充填的挡墙参数优化方法及应用

对于采用阶段空场嗣后充填采矿法的矿山,空区体积较大时需采取连续充填方式,充填料浆进入空区后随着时间的推移会呈现不同的状态,不同区段对挡墙的作用力也不同。以某铜矿为例,采用3种不同方法对其充填挡墙参数进行了计算和优化,结果表明:可将挡墙原50 cm厚钢筋混凝土结构优化为40 cm厚素混凝土结构,现场应用效果良好,未发生挡墙垮塌、漏浆事故,不仅缩短了施工时间,还取得了显著的经济效益。该计算方法可为其他类似矿山充填挡墙参数设计提供参考。

阶段空场嗣后充填采矿法采场长度优化及工程应用

为优化某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法的采场长度,提高矿山安全生产水平和生产效率,采用FLAC3D构建了采场数值模型,分析不同开挖步骤下,矿房顶板和侧帮的应力、位移、塑性破坏区变化对矿房稳定性的影响,并对采场的结构参数进行优化。研究结果表明,在巷道未支护的情况下,当开挖长度达到36 m时,顶板最大拉应力超过该区域矿石的抗拉强度,侧帮最大拉应力值超过该区域矿石的抗拉强度,顶板拉伸剪切破坏塑性区逐渐增大,且有贯通趋势,此时采场的顶板和侧帮均逐渐失去稳定。因此,在考虑经济效益和巷道未进行支护的情况下,建议采场长度不宜超过36 m。