Evaluation of the use of sublevel open stoping in the mining of moderately dipping medium-thick orebodies

The flow of blasted ore during mining of moderately dipping medium-thick orebodies is a challenge.Selecting a suitable mining system for such ore bodies is difficult.This paper proposes a diamond layout sublevel open stoping system using fan blastholes with backfilling to mine such orebodies.To evaluate the performance of system the relationships between ore recovery and stope footwall dip angle,footwall surface roughness,drawpoint spacing and production blast ring burden were investigated.An ore recovery data set from 81 laboratory physical model experiments was established from combinations of the listed factors.Various modules in a back propagation neural network structure were compared,and an optimal network structure identified.An ore recovery backpropagation neural network(BPNN)forecast model was developed.Using the model and sensitivity analysis of the factors affecting the proposed open stope mining system,the significance of each factor on ore recovery was studied.The study results were applied to a case study at the Shandong Gold Group Jiaojia Gold Mine.The results showed that the application of a BPNN and sensitivity analysis models for ore recovery prediction in the proposed mining system and field experimental results confirm that the suggested mining method is feasible.

倾斜矿体采空区非对称顶板-矿柱结构体协同承载机理

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶板变形特征及矿柱失稳破坏模式,研究其协同承载机理。结果表明:顶板变形、矿柱失稳破坏模式受采空区倾角θ和跨度比λ的双重影响,顶板变形大小随着θ的增加表现为双增长率,与λ的关系伴随着θ的变化而变化。矿柱失稳破坏模式受θ的影响程度随着λ的增加而减小,当0°<θ≤30°时,矿柱主要为小偏心受压破坏;当θ=0°和30°<θ≤60°时,随着λ值的增加,矿柱破坏模式从大偏心受压破坏向小偏心受压破坏转变。顶板维系采空区稳定的能力随着θ的增加逐渐降低,矿柱维系采空区稳定的最优λ值随着θ的增加逐渐减小,矿柱约束顶板变形作用大小随着λ的增加而降低。数值模拟和工程实例验证了理论计算结果的可靠性,为地下空场法矿山安全开采提供一定的理论支撑。

急倾斜薄矿体采场围岩及假底应力分布规律研究

急倾斜极薄矿脉是有色、黄金矿山常见的矿体形态,多采用人工假底的留矿法或削壁充填法回采,研究采动过程中围岩和人工假底的受力分布对于设计假底参数和安全开采具有重要意义。以某金矿削壁充填采场为工程背景,模拟研究了人工假底及围岩采动过程中应力变化规律。上、下盘围岩采动后最大主应力和最小主应力减小,回采区域顶板应力集中。假底中心处垂直压力最小,越靠近上、下盘边壁垂直压力增加,随着采高增加,假底各部位的垂直压力增加,最后呈收敛趋势。人工假底主要是剪应力破坏,假底破坏主要是上、下盘高水平应力未作用在同一轴线而产生的剪应力造成的。根据散体侧压力和采动应力变化规律,提出在采场内每隔10m利用混凝土铺底,增加人工假底中混凝土强度及垂直方向的配筋,提高假底抗剪强度,从而提高深部采场回采的安全性和人工假底的稳固性。

改流体技术用于中厚急倾斜矿体开采实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体现已在矿山中得到广泛应用,但仍普遍存在矿石损失贫化的问题,至今未得到根本解决。为实现资源与环境协调的绿色开采,以中厚急倾斜矿体开采为研究对象,基于料仓内改流体结构原理,提出了改流体放矿技术。考虑矿体倾角和厚度、分段高度因素的影响,设计了18组改流体放矿和常规截止品位放矿对比实验,研究了三因素对矿石损失贫化的影响。实验结果表明,不同厚度、不同倾角矿体开采中,改流体放矿技术矿石回收率均高于常规截止品位放矿回收率。在相同废石混入率条件下,改流体放矿矿石回收率为69.09%~82.9%,高于常规截止品位放矿12.66%~30.88%。当矿体倾角为60°~85°时,矿石回收率随矿体倾角的增大而提高;当矿体厚度为6~10 m时,改流体放矿技术矿石回收率高于常规截止品位放矿回收率;当分段高度为10~14 m时,矿石回收率随分段高度的增加而提高。同时,研究了改流体放矿技术机理,通过在采场中设置改流体结构和改变改流板的打开与关闭顺序,从而改变矿岩流动路径,可增大矿石流动范围和流动速率,控制矿岩接触,从而减少矿石损失和贫化。研究表明,改流体放矿技术优于常规截止品位放矿技术,有效改善了矿石损失贫化问题,为中厚急倾斜矿体开采时降低损失贫化提供了新的方法。

缓倾斜中厚矿体采矿方法研究

该文以国外某缓倾斜中厚铅锌矿体赋存条件及开采技术问题为背景,提出一种高效的垂直分条嗣后充填采矿法,并对该采矿法成功应用存在的技术问题进行分析。针对矿体上盘围岩条件差、下盘三角矿体回收困难,提出双进路出矿巷道2步骤回采控顶技术和预控顶垂直分条嗣后充填采矿法2种解决技术方案,以争取实现此类缓倾斜中厚矿体的安全高效开采。

缓倾斜厚大矿体三步骤盘区矿柱安全高效开采技术研究

缓倾斜厚大矿体的盘区矿柱开采对维护矿山产能具有重要意义。以冬瓜山铜矿床为工业应用采场,通过优选采矿方法,利用已有工程布置采准巷道,优化爆破参数,制定了缓倾斜厚大矿体盘区矿柱安全高效开采技术方案。工程实践表明,采场爆破完全达到设计要求,硐室顶板、两帮未见明显破碎情况,爆破孔完好率达到90%以上;盘区矿柱矿石回收率达到75%以上,经济效益显著。研究成果为类似矿山提供了参考。

缓倾斜薄矿体溜井布置与集中运输方案研究

某磷矿属于沉积型矿床,矿体倾角较缓,厚度不大,属于缓倾斜薄矿体,开采时,采用溜井集矿,然后集中运输到主提升系统,而后通过主提升系统运输到地表;文章结合矿体的具体赋存条件,研究溜井布置与集中运输方案。

缓倾斜厚大矿体采场结构参数优化研究与应用

缓倾斜厚大矿体采场结构参数的确定和优化对采场安全、经济、可靠回采等工作意义重大。以山东半岛某地下矿井为例,基于Mathew稳定图表法对采场地质参数和开采参数进行计算,确定了采场尺寸范围。利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对采场参数取值进行了进一步分析,综合经济、技术因素确定了采场参数合理取值。研究表明:(1)在综合考虑利用围岩自身支撑能力的基础上,给出了合理的采场宽度范围为28.36~42.17 m。(2)利用FLAC^(3D)数值模拟软件对采场进行数值模拟,通过对不同宽度方案条件下应力场与位移场的分析,明确了该采场34 m宽度为最优方案。

长安金矿缓倾斜薄矿体全面房柱法开采及工艺优化

长安矿段1500 m以下矿体为微倾斜—倾斜、极薄—中厚矿体,赋存形态复杂,开采条件复杂。根据矿床地质条件和开采技术经济条件,综合全面法和房柱法的优点,研究提出了改进的全面房柱法。基于岩体质量分级结果,采用经验公式对采场结构参数进行计算分析,优选了合理的矿房跨度为8.5~12.5 m,顶板暴露面积为700 m^(2),点柱直径为3 m、间距为6~7 m。方案收到了良好的应用效果,可为类似矿山参考。

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。

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11~38 m、26~58 m、41~87 m,后续稳定冒落高度可达1.5~2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67~100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。

某高寒高海拔铜矿采矿方法优化与应用

某高寒高海拔铜矿属分群展布、大致平行产出的急倾斜薄至中厚矿体,自投产以来采用分段空场嗣后充填法以及浅孔留矿嗣后充填法进行开采,所设计方案上下盘围岩暴露面积大、对矿体形态变化适应性差、合采矿脉间的夹石无法剔除、采场布置和回采顺序的灵活性差、胶结充填成本高,难以满足矿山生产能力的要求。通过综合研究矿山开采技术条件及生产现状,确定采用机械化盘区上向进路充填法开采,并使用大型无轨设备进行采掘作业。经对比,优化后的开采方案生产能力、回采率、机械化程度均得到了提高,采场安全性得到加强,采矿工艺对矿体的适应性增强,贫化率大幅度降低,并极大地减少了胶结充填的比例。主要经济技术指标为盘区生产能力提高6.16%,综合回采率提高13.78%,综合贫化率降低72.91%。

缓倾斜矿体精细化开采方法研究与应用

为保障矿山企业可持续、高质量发展,以贵州某地下矿山缓倾斜矿体开采为例,结合矿区工程概况、开采技术条件及矿体赋存特征,提出了机械化分条充填采矿法、掘进机进路充填采矿法和机械化上向水平分层充填采矿法3种精细化开采方法。通过现场工业试验,3种采矿方法均取得了显著的经济效益,能达到矿区安全高效、低贫损开采的最终目标,为矿区缓倾斜矿体精细化开采积累了宝贵经验,可为国内外类似矿体开采提供参考。

“双碳”目标下倾斜厚矿体切割槽的优化设计与施工

碳达峰和碳中和目标是我国党中央、国务院统筹国际国内大局作出的重大战略决策。矿产资源开发作为我国碳排放的重大行业,应当主动承担起在“双碳”目标下的主要责任。矿体开采过程中,切割槽的优化与布设是安全、高效回采倾斜厚矿体的关键所在。拉槽质量直接影响落矿效果和矿石回收率及矿石贫化率指标。在分段采矿的底部结构拉槽时,传统拉槽工艺容易造成切割巷出矿口眉线严重破坏,致使采空区内大量残存矿石无法回收,进而降低矿石回收率。倾斜矿体采用竖直切割槽开槽时,废石混入率、矿石贫化率高。为提高矿石回收率以满足“双碳”目标,在冀东某铁矿分段嗣后充填采矿法中,对切割槽施工工艺进行了优化,在上盘切割巷内的切割斜井两侧确定拉槽空间,通过中深孔落矿的方式以切割井为自由面向矿房两侧边界逐排爆破拉槽,工程实践表明,通过切割槽的优化,矿石回采率提高了7.73个百分点,矿石贫化率降低了2.52个百分点,切割拉槽效果良好。此方法对于相似矿山具有一定借鉴意义。

低价值极厚大矿体采矿方法的优化及应用

浙江省某硅灰石矿开采矿种为方解石、硅灰石,矿体总体为缓倾斜极厚,矿岩稳固。目前矿山采用的房柱采矿法存在采切工程量大,采矿成本相对较高,安全性一般,贫化率高等问题,为此采用一房一柱、上下两层布置、浅孔落矿的方式,从矿块参数设计、采切工程布置、回采工序简化、矿房空区地压管理等方面进行优化,使得开采此类低价值、缓倾斜极厚矿体变得更加安全、经济、高效,从而极大提高了回采作业安全条件,降低了采切工程量和采切成本,控制了矿石贫化率,为后续低价值、缓倾斜极厚矿体的开采提供了一定的借鉴。

某磷矿运输系统的设计及应用

某磷矿为规模500万t/a的大型新建地下矿山,原设计采用主副井开拓、有轨中段运输。针对原运输系统存在的施工困难、运输能力调节难度大、开拓工程量大、建设投资高、安全性差和基建工期长等问题,根据储量分布特征和中段运输需求,提出全皮带运输方案和400 m水平主皮带+盘区卡车运输方案,并进行技术经济分析。经比较,400 m水平主皮带+盘区卡车运输方案相对原运输方案共减少开拓工程量205315 m^(3),降低工程投资11538万元,同时简化了提升运输环节、提高了机械化程度、缩短了基建时间、提高了矿石副产率,并可根据市场行情调节运输能力,经济效益显著。

中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°~70°及矿体厚度6~10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明:利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%~25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%~25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示:矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。

观天厂铜矿倾斜薄矿体开采工艺研究

针对观天厂铜矿倾斜薄矿体回采时采场出矿的疑难问题,对开采工作线沿矿体倾斜下向推进的原采矿方案改进为沿矿体伪倾斜面向上阶梯式回采的优化采矿方案;介绍了倾斜矿体沿伪倾斜面布置采场时,采场伪倾斜面与矿体走向之间夹角的确定方法;并在矿山进行了实践和推广运用。结果表明:该采矿工艺可将凿岩、支护和运搬3个工序同时进行作业,可大幅提高采矿效率,确保采场出矿的安全性,减少采准工程量,采矿成本降低了14.1元/t,具有较高的实用价值与经济效益。

缓倾斜中厚矿体采矿方法现状及发展趋势

缓倾斜中厚矿体的开采是一个世界采矿技术难题。对国外缓倾斜中厚矿体开采现状进行了介绍,国外矿山由于矿床规模大,矿石价值较高.拥有较强的经济实力和技术力量,主要采用房柱法和充填法;我国的经济和技术基础较薄弱,缺少引进设备的资金和应用的技术基础,因此在缓倾斜矿体开采中,以房柱法和空场法为主,装备水平较落后,低投入、低效率、高贫损。对缓倾斜中厚矿体采矿方法发展趋势进行了分析。

上横山缓倾斜多层钒矿合理采矿方法探讨

上横山钒矿属于典型的缓倾斜多层难采矿体,复杂的地质条件使其采矿方法难以选择。本文分析了比较类似矿山常规开采方法的适用性及优缺点,并结合上横山钒矿赋存条件,提出一种分层连续分采嗣后充填采矿的开采方案。经探讨研究此开采方案采矿工艺一系列流程,并分析开采适用效果,得出结论:该方法应用于上横山钒矿山开采在理论上可加强采场地压管理控制、降低矿石损失贫化、改善采场安全作业环境、降低充填成本,具有可行性且安全高效、经济合理。此采矿方法对上横山缓倾斜多层矿体安全高效开采具有一定的借鉴指导意义,为类似矿产资源的开发利用提供理论依据。