顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明:切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。

分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

矿山充填体内预构巷道工艺方法研究

目的:为解决阶段空场嗣后充填采矿法中二步骤矿柱采场开采面临充填体内开挖巷道支护量大、效率低、成本高的问题,实现二步骤矿柱采场出矿巷道快速成型。方法:本文针对国内某铁矿开展了充填体内预构巷道的工艺方法研究,采用调研、理论分析和试验的方法,分析预构载体在采场内的受力,进行预构载体的材料调研,选择橡胶充气芯模作为预构载体,结合矿山井下开采条件对橡胶充气芯模进行改造,设计了预构载体的布置方案,并开展了工业试验。结果:结果表明:采用橡胶充气芯模作为预构载体,一次充填高度不易超过2 m,以避免橡胶充气芯模受到破坏。预构载体的尺寸确定需综合考虑巷道断面参数和预构载体的运输、安装等因素。与钻爆法在充填体内开挖巷道相比,采用橡胶充气芯模预构巷道可将施工效率提高近5倍,施工成本降低44%,并避免了钻爆法对充填体的破坏,降低了支护成本。意义:本文提出利用橡胶充气芯模作为预构载体,在一步骤采场充填前放置在预形成巷道处,待充填体凝固后收缩橡胶芯模而形成巷道,研究成果对国内类似矿山具有借鉴意义。

大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法应用研究

板庙子金矿针对矿体内溶洞区发育的富水厚大复杂难采矿体的实际特点,借助深孔凿岩台车、装药台车、遥控铲运机、湿喷台车等先进的大型无轨机械化设备,试验成功了大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法。提出的平底式底部结构施工简单,采切工程量小;采用装药台车实施散装ANFO炸药机械化装药、高精度数字雷管微差爆破,使单次爆破最大总装药量达到10 t,爆破振幅控制在0.3 cm/s以内,并实现了30 m高、4 m2小断面切割天井一次爆破成井;根据不同的溶洞赋存位置和体积,通过优化爆破回采顺序、修复炮孔、"隔山打牛"爆破等多种方式,使单采场生产能力达到2 000 t/d,采矿回收率为94%,贫化率小于7%。

阿勒泰某金矿采矿方法优化研究

阿勒泰某金矿目前使用浅孔留矿法开采,具有明显的优点和突出的缺点。随着矿脉在深部合并、变厚,为实现矿山安全高效开采,需要对采矿方法进行优化。本文对该矿上部采空区的稳定性进行了评价,设计了优选出的阶段空场嗣后充填采矿法,并提出了充填系统框图。阶段空场嗣后充填采矿法试验采场的采准施工正在进行中,可以预计采矿作业的安全性和经济效益将大幅提高。

控制空场嗣后一次充填质量的技术改进

充填接顶和采场脱水是应用充填采矿法的矿山急需解决的两个技术问题。结合某矿分段空场嗣后一次充填采矿法的多年实践,分析了充填接顶和采场脱水问题的产生原因,详细叙述了控制空场嗣后一次充填质量的改进技术。改进后,采场充填接顶率显著提高,充填采场基本无多余积水。改进技术对条件相似的矿山推广空场嗣后一次充填采矿法具有借鉴价值。

五立铁矿采场结构优化数值模拟

合理的采场结构参数是实现矿山安全高效开采的重要前提。针对五立铁矿的矿岩条件,设计采用阶段空场嗣后充填法开采围岩稳固的厚大矿体。以此为工程背景,采用Mathews稳定图法与FLAC^(3D)数值模拟相结合的方法对采场结构参数进行优化研究。首先利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,计算得出采场临界跨度为22m;然后通过改变采场跨度,借助FLAC^(3D)数值模拟软件进行优化分析,得出16 m和18 m的矿房跨度下,矿房可以保持稳定,因此建议矿房跨度小于18 m。

大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法在某金矿的应用

介绍某金矿用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法回采矿体走向比较短、赋存深度较大、急倾斜厚大、难回采矿体。实践表明,该采矿方法能满足矿山生产要求,实现矿体安全高效回采。

新田岭钨矿区厚大矿体采场结构参数优化研究

根据新田岭钨矿区211号矿体开采技术条件,对该厚大矿体拟采用分段空场嗣后充填法回采。为确定合理的采场结构参数,确保矿山安全、高效生产,采用FLAC3D三维有限差分软件对9种不同采场结构参数进行了数值模拟计算,分析不同矿房、矿柱尺寸条件下采场稳定性、围岩应力、位移的变化规律,结果表明:矿房和矿柱宽度是影响采场稳定性的重要因素;随着矿房宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应增大;随着矿柱宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应的减小。

某矿分段空场嗣后胶结充填底柱置换方法研究

某铜矿在回采过程中留有大量顶底柱,为安全回收顶底柱中的高品位矿石,减小损失,采用分段空场嗣后胶结充填采矿法,并以高强度充填体置换底柱,铺设人工假底作为下中段的人工假顶。结合矿山生产条件,展开了底柱置换方法研究,确定出了置换空间形成的方法和参数。通过理论计算出了钢筋混凝土的配筋,并提出了具体的钢筋铺设工序。该方法已被矿山成功应用,可为同类矿山借鉴。

某铜矿分段空场嗣后胶结充填法人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中在顶柱中留有大量矿石,成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2 640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。

某矿山特大采空区下矿体回采方案研究

某矿在长期使用空场采矿法中形成了特大采空区,给矿山生产带来了安全隐患。针对这一难题,根据矿山实际的矿体赋存、开采技术经济条件以及空区特征,对空区下矿体回采方案进行了分析与研究,提出了空场嗣后充填采矿法和上向水平分层充填采矿法2种回采方案。考虑到矿山的实际情况,空场嗣后充填采矿法较优,但矿山空区情况已经不容乐观,应及时对空区进行充填处理。

基于采充时序的空场嗣后充填体强度要求优化研究

为解决江西某钨矿空场嗣后充填法一步骤采场充填体强度要求优化设计问题,以该矿开采技术条件为基础,利用加拿大米切尔法进行了强度要求解析计算,并基于实际采充时序过程,考虑充填体与矿岩接触作用、二步骤采场非胶结充填体对一步骤采场胶结充填体侧向推力作用,提出了充填体强度要求修正解析方法,并计算了同等条件采场充填体强度要求,进而采用FLAC3D开展采充时序过程中一步骤采场充填体强度要求数值解的搜索计算,对比分析了充填体强度要求数值解与两种解析解,讨论了米切尔法的适用性,校验了修正解析模型可靠性,可为同类矿山充填体强度要求优化计算提供参考。

石人沟铁矿三期工程采矿方法选择

分析比较了石人沟铁矿三期工程选用分段空场嗣后充填法与无底柱分段崩落法的优缺点,并进行了经济技术比较。结果表明:采用分段空场嗣后充填法,较无底柱分段崩落法资源利用率高、基建投资少、效益好、占地少、不搬迁村庄、尾矿得到综合利用、井下排水量小,推荐选用分段空场嗣后充填法。石人沟铁矿需对已有的三期开拓工程做必要的调整,以满足调整后的分段空场嗣后充填法。

分段空场嗣后充填采矿方法在谦比希铜矿中的应用

谦比希铜矿主西矿体原来主要采用分层充填体对其进行开采,劳动强度大,生产效率低下,开采成本高,无法适应当前的矿业形势。为了提高生产效率,降低开采成本,通过引用分段空场嗣后充填采矿法,介绍其采切工程布置、回采工艺、采场中深孔布置、井巷工程支护、采场通风及采场膏体充填情况。研究结果表明,分段空场嗣后充填采矿方法在谦比希铜矿主西矿体的成功应用,极大地提高了生产效率,生产成本显著降低,取得良好的经济效益和安全效益,对其它类似工程具有一定的借鉴意义。

黄山南铜镍矿采矿方法优化选择及应用

黄山南铜镍矿原采用自然崩落采矿法回采,采矿损失贫化大,技术经济指标差,需进行采矿方法优化选择。根据矿山开采技术条件,初步选择了可能适合黄山南铜镍矿的采矿方法,通过技术经济比较,推荐采用大直径深孔阶段空场胶结充填采矿法进行回采。现场工业应用取得了较好的技术经济指标:采场生产能力400t/d,采矿损失率12.5%,矿石贫化率9.5%,采矿直接成本29.90元/t,充填成本20.28元/t。研究成果对同类型矿山采矿方法选择具有一定的借鉴和指导意义。

张家夏楼铁矿缓倾斜、倾斜中厚至厚大矿体开采方案设计

张家夏楼铁矿矿床上覆有厚大第四系,且为倾斜、缓倾斜中厚至厚大难采矿体。为实现其安全高效开采,分别采用厚跨比法、结构力学梁理论、经验公式法以及数值模拟法,对护顶矿柱厚度进行了计算,确定的最优值为24 m。在此基础上,针对该矿矿体特征,提出了空场进路出矿和下盘脉外出矿的分段空场嗣后充填法2种方案。通过技术经济比较,认为采用遥控铲运机的空场进路出矿方案可有效降低采切工程量,吨矿可比开采成本可降低20%以上,故推荐该矿采用空场进路出矿的分段空场嗣后充填法生产。

白象山铁矿小分段空场嗣后充填开采中深孔爆破工艺的应用

在对白象山铁矿进行小分段空场嗣后充填开采过程中,通过开展中深孔爆破试验,设计出了一种无需切割天井的一次成型中深孔爆破拉槽工艺,总结了合理的爆破技术参数。实践表明:该工艺具有破碎效率高、大块率小、爆破施工管理方便、矿房成型效果好、成本低等优点,有助于确保巷道两帮岩石的完整性,为后续二步回采提供了安全条件。

大直径深孔空场嗣后充填采矿法开采隔离中段的研究和实践

阿舍勒铜矿600m以下采用大直径深孔空场嗣后充填采矿法,每隔50m一个采区中段,在上下采区中段采充后,隔离中段的开采成为采矿工作的难点。通过对可能方案进行对比分析,确定与实施可行的方案,并对方案效果进行总结,认为该方案增加此方法的适用范围,解决了隔离中段采矿困难,安全、经济、可靠,可在类似矿山上进行推广。

内蒙古某铅锌矿采场结构参数优化

内蒙古某矿山采用分段空场嗣后充填采矿法生产,为详细分析2种采场结构参数方案(矿柱长度分别为10 m和15 m)对应的采场稳定性情况,以位于矿区150 m水平、二采区范围内的矿房为研究对象,采用MIDAS-FLAC3D软件耦合建模数值模拟分析方法,讨论了不同矿柱长度下矿体上下盘及顶底板的应力、位移和塑性区的力学响应规律。研究表明:2种方案对应的采场稳定性良好,考虑到高效开采要求,推荐选择矿柱沿走向长度10 m、采场沿走向长度40 m、采场宽度20 m、阶段高度90 m为采场最佳结构参数。