金川二矿区上盘贫矿采矿方法优选及采动效应分析

金川镍矿为我国最大的镍矿资源生产基地,随着二矿区富矿资源逐渐减少,为稳定矿区生产能力,亟需开采上盘贫矿资源。富矿开采过程破坏了原岩应力环境,造成上盘贫矿和围岩体变形破坏,严重影响贫矿资源开采的整体稳定性。针对上盘贫矿开采技术难题,研发了下向进路充填与分段中深孔嗣后充填联合采矿法等3种开采方法,采用未确知测度理论方法确定最优开采方案。通过构建二矿区整体数值模型及其可靠性验证,开展贫矿资源开采采动效应数值模拟分析,表明机械化盘区下向分层大进路胶结充填采矿法应力集中程度最小、总位移量相对最小,更有利于盘区的整体稳定。基于矿山生产实际,开展了机械化盘区下向分层大进路胶结充填采矿法现场试验,建立了矿区全数字型微震监测系统及多参数权重预警模型,实时预警并采取对策措施。采场开采损失率为7.0%,贫化率为6.5%。研究成果可为贫矿资源或二次资源高效安全开采提供技术支撑。

新型钢模板顺路溜井在上向水平分层充填采矿法中的应用

充填采矿法将是未来地下开采的主要发展方向,优化充填采矿法的开采工艺尤为必要。然而在充填采矿法中溜井作为大部分矿山上部各中段采场矿石实现集中运输,保证各分段出矿能力提高生产力的作用,因此安全高效的溜井施工方案对于提高矿山生产能力,降低施工成本尤为重要。基于此,文章结合湖南某铅锌矿地下开采采用上向水平分层充填采矿法的特点,提出了采用预制钢模板替代传统钢筋砼浇筑制作采场溜矿井的新型钢模板顺路溜井施工方案并在现场进行了应用,现场试验表明,新型钢模板顺路溜井施工方案具有减轻劳动强度、提高生产效率、降低采矿成本、降低作业风险等优点,可为类似矿山上向水平分层充填采矿法溜井施工提供借鉴。

深部矿体机械化上向水平分层进路充填开采进路断面尺寸优选

深部矿体地质条件复杂,在应用机械化上向水平分层进路充填法开采时,合理选取进路断面尺寸对于矿山安全生产具有重要的现实意义。以云南某铅锌矿深部中段首采分段为工程实例,综合考虑经济、安全、劳动强度和环境4个指标,利用层次分析法初步筛选开采进路断面尺寸,其后针对初选结果,利用FLAC^(3D)数值分析软件模拟深部中段首采分段4个分层的回采,以优选适于该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法的进路断面尺寸,结果表明:3 m×3 m和5 m×5 m的进路断面尺寸在层次分析法中的优劣排序靠后,故先行淘汰;通过首采分段周边矿岩最小主应力、塑性区和垂直位移的综合对比发现,3.5 m×3.5 m和4 m×4 m的进路断面尺寸可较好地适应该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法开采。层次分析法初选和数值模拟优选相结合的方法,可为同类型矿山进路断面尺寸优选提供借鉴。

复杂地质条件下采矿方法的优化选择

本文针对矿区复杂的工程地质和水文地质条件,根据不同的地质条件对采矿方法来进行优化选择。对矿岩稳定性较差的矿体,采用上向水平分层充填采矿法,对矿岩稳固地段应用分段空场嗣后充填采矿法。

滑石矿下向进路充填采场结构参数优化

范家堡子滑石矿前期采用分层崩落法进行回采,造成了地表塌陷、回采率较低、矿石损失较严重等问题。滑石矿作为一种高价值的矿产资源,为提高资源回采率以及实现绿色采矿,现场决定改用下向水平分层进路充填采矿法进行深部矿体的开采。目前国内外很少使用充填法进行滑石矿开采,为此需要对范家堡子滑石矿的下向充填采矿进行深入的分析研究,优化采场结构参数,实现采场稳定。3个方案进路断面(宽×高)分别取3m×3m(方案一)、4m×3m(方案二)、5m×3m(方案三),利用FLAC3D软件对采场结构参数进行了数值模拟,得出了最优结构参数进路断面(宽×高)为4m×3m(方案二),为现场的下一步的生产提供了理论依据。

下向进路充填采矿力学模型的探讨

在分析研究下向进路结构和受力特征的基础上，提出下向进路开采进路结构受力模型是“两侧弹性基础之上的板结构力学模型”．采用数学力学解析法，推导出假顶在垂直载荷作用下的下沉曲线方程，为下向进路充填采矿假顶结构参数设计的实践提供了一些理论依据和参考．

下向分层进路式胶结充填法采场稳定性判断方法及应用

从便于生产组织以及提升产量等因素考虑,下向分层进路式胶结充填法矿山一般采取的是几条进路回采结束后再进行集中充填的生产组织方式,采场在一定时间内形成了以胶结充填体为顶板的相邻非连续采空区,由此带来了胶结充填法采场稳定性问题。目前尚无有效成熟的方法对其采场稳定性进行分析和判断,难以防止可能造成的采场稳定性风险。为此,提出了采用等效采空区法来计算相邻非连续采空区的有效暴露面积,并以单一连续采空区的冒落条件为标准,定量分析和判断下向分层进路式胶结充填法采场的稳定性,实现对采场不同回采区域稳定性的针对性分析,分析结果对矿山生产更具指导意义。最后,结合生产矿山实际情况开展了采场稳定性分析,验证了等效采空区法的有效性及实用性。

上盘进路下盘水平分层联合采矿法试验研究

三山岛金矿是我国特大型地采黄金矿山之一,也是地采机械化装备程度最高的黄金矿山。新立矿区原设计采用脉内点柱式上向分层充填采矿法,因上盘矿岩比较破碎、开采难度比较大、矿石贫化损失率比较高,为此设计了独特的上盘进路与下盘水平联合采矿法开采矿石。试验结果表明,这种联合采矿方法不仅在技术上先进、经济上适用,而且安全可靠,可为地质条件相类似的矿山借鉴。

下向分层尾砂胶结充填采矿法在大岭矿的应用与实践

充填采矿法是一种回采率高、矿石贫化小、采矿损失率低而采矿成本比较高的采矿方法,适用于矿岩稳固性差的贵金属地下矿床以及有特殊要求的矿床开采。文中针对大岭矿矿体破碎、开采难度大的开采技术条件,详述了下向分层尾砂胶结充填采矿法的应用实践,尤其是充填系统及充填工艺。值得类似贵金属矿床开采参考。

盘区下向充填分层道稳定性数值模拟

龙首矿采用下向水平分层六角形进路充填采矿法,分层道是关键通道,其稳定性至关重要。应用FLAC3D软件建立了分层道及六角形进路数值模型,应用强度等效原则确定了分层道底部配筋充填体的力学参数。分别研究了分层道假顶为素充填体和配筋充填体情况下的稳定性。结果表明,分层道开挖暴露的大面积矩形薄板,最大挠曲在中部位置,破坏方式从中部开始拉断破坏,应在开采过程中加强对顶板的支护及对中部位置的监测。此外,分层道假顶为素充填体时不利于矿山的安全生产,尤其在进路与分层道交叉巷道处,应加密配筋密度,防止出现冒落及掉块现象。

采矿废石—尾砂混合骨料在下向分层进路胶结充填采矿中应用的试验研究

为了降低金川矿山充填采矿成本,针对下向分层进路胶结充填采矿法,开展了废石—尾砂混合骨料现场工业充填试验。对废石和尾砂进行了粒度分析与级配研究,选取合适的废石—尾砂配比混合骨料开展现场工业充填试验研究。结果表明:-16 mm废石粗骨料和选矿尾砂细骨料的配比在5∶5~7∶3范围内,此时混合骨料的堆积密实度达到或接近于最大;对于废石与尾砂配比为6∶4和5∶5的混合骨料,当水泥添加量为260 kg/m^(3)时,2种配比的混合骨料的胶结充填体强度均满足金川矿山充填法采矿的胶结体强度要求;采用一段搅拌时废石—尾砂混合骨料充填料浆搅拌不均匀,水泥和尾砂存在结团现象,导致胶结充填体均质性较差,整体稳定性较低,因此,废石—尾砂混合骨料的充填料浆需要采取二段活化搅拌来提高胶结充填体整体质量;对混合骨料充填料浆配比的精确控制,是影响胶结充填体强度和整体稳定性的重要因素。

不同偏置裂纹充填体断裂特性试验

为了研究含缺陷胶结充填体的断裂特性,分别设置了裂纹偏置比为0、0.25、0.50、0.75,缝高比为0.10、0.25、0.50的胶结充填体试件进行三点弯曲试验,利用高速摄像机进行裂纹扩展模式全程捕捉,借助二维颗粒流软件PFC^(2D)对充填体裂纹扩展全程、破断方式及断裂机制进行分析。试验结果表明:相同缝高比下,随着裂纹偏置比的增加,断裂峰值荷载越大;当偏置比一定时,随着缝高比的增加,断裂峰值荷载越小;裂纹偏置比在0、0.25和0.50时,裂纹从偏置处扩展,且随着偏置比的增加,偏折角增大;裂纹偏置比在0.75时,裂纹从中心处扩展;断裂裂纹可分为3个阶段,且呈锯齿状扩展并在发育的过程中不断有碎裂状颗粒产生和脱落。利用二维颗粒流模拟充填体试件的力链网络、速度场及破断方式,结合其宏观力学的试验结果进行对比分析,探讨了细观断裂机制,其断裂时的峰值荷载与试验值相差不超过3.8%。

金翅岭金矿4号矿体采矿方法的优选

根据金翅岭金矿4号矿体的开采技术条件,首先初选4种采矿方法,通过技术经济综合比较淘汰劣势明显的方法,对其它方法,应用模糊数学方法,量化影响采矿法选择的指标,建立模糊评判矩阵,最后选择出最佳的采矿方法为下向人工假顶中央天井分层进路空场法。

基于FLAC^(3D)金川二矿区双中段充填法开采回采顺序研究

金川二矿区双中段开采属于高地应力下开采,面临水平矿柱、大体积回填体失稳等诸多风险,为了保证金川矿区生产安全,该文针对金川二矿区中双中段开采稳定性问题,以金川二矿区1000 m中段与850 m中段同时开采为研究对象,建立矿体三维模型,采用数值模拟方法进行回采顺序优选,设置三种对照方案,分别为:从左到右依次开采、从两边到中间和从中间到两边依次开采,分析不同采矿方案下水平矿柱、充填体和围岩应力沉降变化.研究结果表明:从左至右依次开采各个盘区更有利于采场稳定性,开采过程中较危险区域出现在1000 m水平矿柱大跨度区域与充填体边缘.

上向水平进路分层膏体充填采矿法在谦比希铜矿的应用

介绍了谦比希铜矿西矿体厚大矿体回采方案和膏体充填系统,运用自立强度计算方法论证了膏体充填强度的适用性,引入小断面控制爆破技术有效控制了爆破震动对充填体的破坏。上向水平进路分层膏体充填采矿法成功应用,回采率提高至75%~80%,贫化率控制在6%,采切比降低至90~100 m^3/kt,实现了采场的安全高效回采。

毛坪铅锌矿水平矿柱形成与回采方法试验研究及应用

毛坪铅锌矿采用下向水平分层矩形进路式胶结充填采矿法,在多中段同时回采条件下,随着开挖深度的增加,将会出现760中段和720中段2个水平矿柱。水平矿柱何时形成与破坏,以及如何在保证开采安全的前提下最大限度地回收矿柱,是矿山目前遇到的难题。采用Flac3D数值模拟软件,分析了矩形进路采场结构条件下水平矿柱形成与破坏过程,得出当720中段未开挖矿体厚度为24 m时,水平矿柱形成;厚度减小为21 m时,水平矿柱完全被破坏。然后模拟分析采用六边形进路开采过程,最终提出毛坪铅锌矿应用下向水平分层六边形进路式胶结充填采矿法能够保证水平矿柱回采过程稳定,最大程度回收水平矿柱资源,为矿山生产提供指导。

毛坪铅锌矿矿岩接触处进路稳定性分析

由于开挖引起应力场的转移造成边界矿体应力集中,开挖难度大。采用RFPA2D模拟软件,研究毛坪铅锌矿3 m×3 m矩形断面进路和3 m×5 m×5 m六角形断面进路在矿岩接触处高应力区的进路顶板及矿柱的破坏分析。同时,选取矿岩接触处的进路建立数值模拟模型,采用RFPA标准模式中的侧压压缩进行加载,得出矩形断面最大能承受水平应力为1 MPa,六角形断面为0.6 MPa。

缓倾斜极薄钼镍矿采矿方法研究

针对贵州某缓倾斜极薄钼镍矿体的赋存特征,分析了开采技术条件,确定采用上向水平削壁充填采矿法。阶段高度为20 m,通过削壁充填处理采空区,削壁厚度为1.2~1.5 m,脉外布置斜坡道,回采工艺为矿岩分爆分采,低矮微型铲运机运输。经过试验采场应用,计算发现矿石损失率降低了8%,贫化率降低了15%。同时,该采矿方法可保证采场作业安全,提高矿块生产能力高,降低开采成本,可用于类似钼镍矿资源开发。

王家尾矿库细粒尾矿胶结性能研究

为探索焦家金矿细粒尾矿胶结工艺,对尾矿进行整体利用,以焦家金矿王家尾矿库尾矿样为原料,进行了胶结工艺研究。结合尾矿化学成分分析、主要矿物组成分析和粒度分析等结果,进行了塌落度与扩展度试验、沉降试验、尾矿胶结试验等研究,最终确定矿浆浓度为76%,灰砂比为1∶12时,28 d强度可达到1.78 MPa,其中7天强度可达到1.02 MPa,满足上向进路充填采矿法充填强度要求;在灰砂比为1∶6的条件下,28 d抗压强度在浓度72%以上时可达到4.00 MPa以上,满足下向进路充填法假顶强度>4 MPa的强度要求。

Backfill support＇s backfill and operation properties and evaluation

To ensure compacted backfilling, it is essential to ensure the reliability of the performance of a solid backfill support, key equipment for integrating backfilling and mining. To evaluate the backfilling performance of a backfill support, the concept of backfill and operation properties is proposed in this study. Moreover, it is elaborated in terms of five aspects, namely, structural property, supporting property, tamping property, mechanical response property, and geological adaptation property, which are specifically reflected by 14 indexes including the supporting intensity and vertical roof gap. Seven separate evaluation indexes are selected to build a backfill and operation properties based system for evaluating the design schemes of the backfill support via a multi-index comprehensive evaluation method; then, the evaluation method and process together with measures to control the backfill and operation properties are proposed. By using this system, 11 schemes for optimizing the ZC5200/14.5/3 backfill support at Zhaizhen Coal Mine are evaluated, and scheme #10 is found to show superior vertical roof gap and other backfill and operation properties, thus demonstrating the reasonability of the evaluation system. On this basis, the backfill support research framework of designing initial scheme, optimizing design scheme, selecting the best evaluation indexes, evaluating optimizing scheme, and evaluating operation properties is built; this should serve as an important reference for further studies on the roof controlling performance of a backfill support.