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。

崩落法采空区散体与围岩相互作用的数值模拟

崩落式采矿法在覆岩下出矿,将崩落的围岩散体遗留在上部采空区,从而对上下盘围岩起到支撑作用。在不同的矿体形态和岩体强度、矿岩散体流动状态的条件下,崩落散体的支撑作用不尽相同,这导致崩落采空区的垮落范围与地下采场的地压显现也存在差异,其形成的应力集中区和上盘陷落区对后续开采构成较大风险。针对这一问题,基于裂纹尖端存在微裂纹损伤假设,使用离散元数值模拟的方法,对比分析了不同围岩强度、不同矿体采空区倾角条件下,放矿过程中矿岩散体与围岩的相互作用和围岩破坏形式。研究结果表明:竖直或陡倾斜的采空区应力分布相对均匀,但采空区具有一定倾角时在上盘顶部会出现应力降低区,上盘底部出现应力集中区;围岩强度较高时,应力分布较为均匀,而围岩强度低时上盘围岩会较早发生破坏,从而释放应变能,不易产生应力集中区;在围岩强度较低时,可通过及时回填废石以减小围岩变形、迟滞上盘围岩底部产生的应力集中趋势、延后破坏时间。研究结果对采用崩落法开采的矿山控制采场地压具有重要的借鉴意义。

急倾斜极软厚煤层走向长壁综放开采技术研究

以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击载荷确定支架的工作阻力。同时急倾斜支架要有足够的抗侧向挤压能力,结合工作面采放工艺确定侧护板的抗挤压能力。急倾斜厚煤层综放开采的顶煤放出体与煤岩分界面具有明显的不对称性。结合顶煤放出规律、支架稳定性等综合确定采放工艺,提出"下行动态分段、段内上行放煤"的采放工艺,适用于急倾斜厚煤层走向长壁综放开采,可最大限度地减少采放过程中对支架的不利影响,并可获得较高的顶煤采出率。工作面安装前需对软弱底板进行加固。

放矿中黄土覆盖层运动规律的模型试验

采用模型试验方法 ,模拟大冶铁矿铁门坎东采区无底柱分段崩落法回采的出矿过程 ,通过定量和直观对比分析不同的方案 ,分析矿石块度、湿度对黄土混入、矿石放出的影响。结果表明 ,爆破块度对矿石回收率和黄土层的下降速率有很大影响 ,湿度大不利于出矿和出土。应集中出土 ,并加强下水平脊部矿石回收。爆破崩落矿石的块度应适中。矿区开采应安排在旱季 ,为避免黄土形成泥石流涌入巷道 ,雨季来临应停止生产 ,并崩矿封堵出矿口。

典型崩落采矿法在我国应用现状及发展趋势

崩落采矿法自应用以来发展很快,已由最初结合浅孔凿岩、电耙出矿发展到结合多机中深孔、深孔凿岩,铲运机出矿等无轨自行设备进行生产。为综合分析比较现有典型崩落法应用特点,从崩落采矿法分类入手,重点介绍了阶段自然崩落采矿法和无底柱分段崩落采矿法的应用现状、遇到的问题以及后续发展的趋势,推进崩落采矿法现场应用及采矿业高效快速发展。

综采放顶煤合理放煤参数的确定

依据椭球体放煤理论,研究了煤层地质赋存条件与放煤参数之间的关系,分析总结了放煤步距、采放比、放煤间距各参数对放出体的影响,从而能够比较合理地确定放煤工艺参数及选用设备;对常用的放煤方式提出了一些有意义的见解,有针对性地为解决实际问题提供理论依据.

端部放矿废石移动规律试验研究

针对端部放矿损失贫化大的问题,对废石移动规律进行了试验研究。结果表明,端部放矿过程中,上分段相邻进路遗留下的废石漏斗中的废石会较早地在两侧形成燕尾状侧漏,造成大量的矿岩混杂。如果进路间距过小,侧漏过快汇合,会使顶部矿石不能有效放出。适当增加进路间距,能改善回采效果,为优化进路间距提出了一条新的依据。

放矿中黄土覆盖层运动规律的数值模拟

本文针对大冶铁矿铁门坎东采区的回采现状,运用放矿椭球体理论和计算机数值模拟技术,对矿体顶部覆盖黄土情况下黄土混入矿石的运动规律进行模拟,并与物理模型试验结果对比,为合理的回采爆破参数的设计和放矿制度的建立提供了科学依据。

特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台研制与应用

综放开采是我国特厚煤层高产工作面最主要的采煤方法,其中放煤方式是影响顶煤回收率的重要因素。为了提高特厚煤层综放开采顶煤回收率,基于综放开采顶煤放出散体介质流运移规律和特征,针对现有放顶煤试验平台工作面方向放煤试验较少、相似比例小、支架个数少、放煤口大小无法控制等问题,研制特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台,相似比1∶10,含有19个放煤口模拟装置,可实现工作面方向不同放煤方式、不同放煤口大小、不同煤层倾角、不同顶煤厚度、不同煤矸粒径等条件下的放煤试验。采用该平台能够对不同放煤方式下放煤漏斗形态发育特征和各放煤口放出量特征进行研究,可通过多次试验,探寻合理的放煤方式,从而提高矿井资源采出率以及生产效率。以此平台对塔山矿8222工作面“分段四级一次”放煤方式成功进行了物理模拟试验。

基于刚体离散元模型的矿岩散体流动规律

针对崩落采矿法矿石损失与贫化大的问题,利用刚体离散元原理和方法,成功研究了多种放矿制度下覆盖岩层与矿石的相互作用和界面动态变化过程。研究表明:在1 213 m左出矿口放矿时,其右上方约9 m位置矿石被废石包裹,即使再采用相邻或相间出矿口放矿,被包裹矿石也难以放出,矿石贫化损失最大;采用中出矿口放矿时,矿岩界面增大,呈漏斗状,贫化次之;采用左中右三个出矿口均衡放矿时,矿岩界面最短且近似平行下降,矿石贫化与损失最少。模拟结果对于预测不同放矿制度下,矿石的贫化与损失指标提供了可靠依据。

某矿崩落法采场首采分段探疏水方案设计及应用

崩落矿石散体具有较好的流动性是确保无底柱分段崩落法矿石回收率的基本条件。某矿山采矿方法由下向分层胶结充填法转为无底柱分段崩落法,崩落法采场在进行首采分段进路掘进过程中发现采场严重渗水,加之矿石崩落后碎成粉矿,粉矿遇水发生黏结,大大降低了矿石的流动性,这将严重影响崩落法的矿石回收效果。经井下现场勘察,查明导致崩落法采场首采分段渗水严重的原因主要有2个:一是采场上盘F_(8)断层在进路掘进过程中被揭露后发生了透水,二是首采分段上部原充填采场遗留采空区中存在大量积水并出现下渗。最后,根据采场渗水来源制订了相应的疏水方案,现场应用结果表明:因提前释放了首采分段周边的水源,排水效果良好,爆堆处于干燥状态,为首采分段的矿石回收创造了良好条件。

无底柱分段崩落法在四方金矿的放矿规律研究

由于四方金矿品位分布不均匀、矿岩界限不明显及矿岩性质的特殊性,其放矿规律较为复杂。主要采用现场工业试验和理论数据分析的方法,探讨无底柱分段崩落法在四方金矿的放矿规律问题。结果显示纯矿石回收阶段出矿量为设计崩矿量的40%左右;覆盖岩层混入阶段出矿品位波动性较大,这与金矿品位分布不均、泥矿到达采场、上部残留崩落矿石较多有很大关系。同时重点分析了泥矿的形成原因和品位分布特征,认为水和千枚岩相互作用导致进路出现泥矿;下分段泥矿品位高于上分段泥矿品位。该研究成果对四方金矿的放矿管理起到了至关重要的作用。

放矿扰动和矿体倾角对散体侧压力分布的影响研究

针对放矿扰动和矿体倾角对散体侧压力分布的影响进行了深入研究,提出了测试散体侧压力的实验方案,设计了散体侧压力测试系统和实验设备。通过对比不同通道散体侧压力变化曲线,分析了放矿过程和矿体倾角对不同高度散体侧压力的影响。结果表明:位于松动体范围内的散体,受到放矿扰动的影响,散体发生移动和松散,导致散体侧压力减小;位于松动体范围以外的散体基本不受放矿扰动的影响,而是受到摩擦系数的影响,导致散体侧压力呈现出增大的趋势;随着矿体倾角的减小,矿体上盘散体侧压力的降低率逐渐增大,矿体下盘则与之相反,随着矿体倾角的减小而逐渐减小;不同矿体倾角条件下散体侧压力的变化趋势基本相近,矿体倾角对散体侧压力的减小速率有较大影响。

无底柱分段崩落法眉线破坏条件下贫损规律研究

为提高崩落采矿法的矿石回收率和中深孔挤压爆破作业质量,基于矿岩爆破破碎机理和散体矿岩放矿理论,对回采巷道眉线破坏的机理及其对回采作业的影响进行了研究。研究采用物理相似模拟实验方法,对在不同的眉线破坏程度条件下,放矿过程中矿石回收指标的变化规律进行了实验研究,并提出了眉线保护综合措施。工程实践表明:根据实验结果提出的综合措施能够有效地降低眉线的破坏,从而提高矿石的回收率。

基于PFC2D的自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间的关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明:三种拉底宽度下,应力重新分布后应力集中在拉底推进线前方50~80m内,应力集中区应加强支护。随着拉底宽度的增大,峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22 MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力,不利于底部结构的长期服役。研究所得结果可以对矿山支护起到指导作用。

截止品位与放矿总量控制相结合的放矿方式在桦树沟矿区的应用实践

根据桦树沟矿区无底柱分段崩落采矿法放矿方式存在的问题,提出了截止品位与放矿总量控制相结合的新的放矿方式。生产实践表明,截止品位与放矿总量控制相结合放矿有效稳定了采出矿石品位,提高了回采率,延长了矿山服务年限,创造了可观的经济效益和社会效益,可为同类矿山放矿管理提供借鉴作用。

崩落采矿法放矿的理论与实践研究

本文针对广西风山县那林金矿矿床开采技术条件，即矿体赋存在破碎带中，矿体倾角45°-55°，矿体厚度8～20m之间，品位低，矿岩硬度系数f值只有4～6，非常破碎。采矿方法试验研究采用中深孔无底柱分段崩落采矿法，分段高度10m，进路间距也是10m。其放矿方法为小型电动铲运机，试验是在一个不完整的采场进行，中段高度40m，而矿块高度仅有20m，其余20m高度矿体已被回采。在这种条件下，如何降低采矿损失贫化，尤其是做好低品位放矿工作，本文进行初步分析研究。

自然崩落法在铜矿峪矿的巨大进展

铜矿峪铜矿在从国外引进自然崩落法采矿工艺的基础上,通过国内科技攻关,在可崩性研究、开采技术和放矿管理等方面取得了令人瞩目的成就.本文概略地介绍了这些方面的经验和今后努力的方向.

板式放矿模型及应用分析

提出了崩落采矿法放出体近似倾斜厚板的板式放矿模型,介绍了对该模型进行的简易模拟试验,阐述了板式放矿模型与椭球体放矿模型的过渡转化关系,分析了应用该模型的有关问题,可供采用崩落采矿法的矿山及有关单位参考。

基于离散元方法及矿压显现监测的顶煤冒放效果评价

顶煤冒放性是决定综放工作面放煤成败的重要因素。根据高家堡煤矿101综放工作面的地质条件,借助离散元的二维颗粒流程序(PFC2D软件)对不同的放煤步距进行数值模拟。结果表明,其最佳的开采形式为"一采一放",即合理的放煤步距为0.8 m。由工作面回采期间液压支架工作阻力实测结果可以推断,在"一采一放"开采条件下,采场是在大厚度坚硬细粒砂岩垮落后形成的半拱状的"岩-矸"结构掩护下推进,没有出现基本顶周期性运动形成的周期来压现象。顶板运动总体较为稳定,保证了井下的生产安全,这为其他矿区类似条件下的开采提供了宝贵经验。