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。

浅孔诱导落矿小分段空场采矿法在某金矿的应用

针对某金矿矿岩节理裂隙发育、矿体稳固性差、采准工程掘进与支护困难、回采安全性差等问题,在局部矿体破碎区域开展了浅孔诱导落矿小分段空场采矿法试验研究,利用矿岩本身的力学特性和受人为工程控制的崩落应力场来崩落破碎矿石。详细介绍了该方法的采场结构参数,采切工程布置、拉底切割和落矿等工艺。现场应用表明:采用该方法开采,采场生产能力达127 t/d,采矿损失率为9.2%,矿石贫化率为14.6%,取得了较好的效果,对于该类矿体的安全高效回采具有一定的借鉴意义。

缓倾斜极厚矿体高阶段采场开采顺序优化

为了平衡缓倾斜极厚矿体高阶段采场的产能与安全,以某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法为背景,进行开采顺序优化研究。首先,基于间柱承压理论,得出间柱宽度合理值为14.2~47.2 m。根据采场结构参数,设计间柱宽度分别为15 m、30 m、45 m,即隔一采一、隔二采一、隔三采一,并采用FLAC^(3D)建立矿体模型,对比分析各方案顶板沉降以及间柱稳定性。最后,在数值模拟基础上,综合考虑安全与产能的影响因素,构建基于层次分析与模糊综合评判法的开采顺序判断矩阵,计算得出3种方案的综合隶属度分别为0.86、0.79、0.80,确定间柱宽度15 m(隔一采一)为最优方案。工业试验结果表明,该方案在实现最大化生产能力的同时,可保持采场相对稳定。

基于3Dmine的采空区治理工程实践

通过对某金矿采空区资料收集及现场调查,利用3Dmine软件建立了该金矿采空区+巷道三维数字模型,准确获得了各中段采空区的实际边界和采空区形态等相关信息。针对采空区情况,结合矿区生产实际,经综合分析研究,提出了采空区治理方案,即:对矿区已经贯通连成一体的采空区群/塌陷坑(四中段以上)采用地表废石充填,四中段未贯通的采空区采用中深孔强制崩落顶板,将上部自地表“灌入”的废石充填到采空区,同时采取密闭隔离的方式联合治理;对于其余地段的采空区,已经结束回采且无法进入的区域采取在中段石门密闭隔离的方式进行治理,尚在开采的其他采空区采取施工措施工程进行坑内毛石回填并密闭隔离方式治理。通过多项措施的综合运用,彻底消除了发生大面积地压活动并引起地面塌陷的隐患,为井下正常生产作业创造了良好的条件。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

中关铁矿厚大破碎矿体大规模回采技术

沙河中关铁矿矿床成因类型属于高温热液接触交代矿床,北部区域节理裂隙发育,围岩不稳固,采用矿房参数为30 m×12 m×30 m的分段空场嗣后充填采矿法进行回采,生产能力较低。为改变现状,采用阶段空场嗣后充填采矿法进行回采;为保障矿房形成空区后的侧帮稳定性,采用注浆加固的方式进行围岩再造,改变周边矿岩性质,提升稳定性;同时采用双条柱凿岩硐室布置形式,有效保证了凿岩硐室的稳定性。利用减震爆破技术,减少对矿房周边矿岩的扰动,实现回采后空区的稳定,达到大规模回采的目的。改变回采参数后,单个矿房矿量提高近5倍,回采率提升7.6%,炸药单耗降低30%,采切比降低40%,大大降低了采矿成本,提升了年产量。

某地下矿山上下矿体同时开采的安全性协调

针对国内某地下金属矿山,通过确定开采范围及对象、开采技术条件分析、采矿方法选择、矿块布置、矿块生产能力分析及矿块生产搭配协调,来保障上下主矿体采用空场法同时开采的安全性。该文的研究对于地下矿山上下矿体采用空场法同时开采时,上下采区安全关系的协调具有一定的指导作用。

基于响应面法的海下框架式采场结构优化选择

为了在安全开采的前提下实现经济效益最大化,从矿山开采工程状况及岩石力学条件出发,建立不同框架式采场结构参数的有限元数值计算模型。通过有限元计算结果建立应力约束的体系应变能最大化的目标函数,应用Matlab编程求响应面函数,最后采用非线性优化技术对响应面函数进行优化。计算结果表明:垂直矿体走向方向的截面尺寸bx=4 m;沿矿体走向的截面尺寸bz=4 m;垂直矿体走向方向的跨度lx=12 m;沿矿体走向的跨度lz=12 m;矿柱高度h=25 m;该方法科学合理,为三山岛金矿新立矿区海下安全经济开采矿石资源提供了技术保障。

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%。

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。

露天地下联合开采空区残留矿石

我国西部某铁矿受前期掠夺式开采,形成了大量采空区,积压了大量矿石,存在严重的安全隐患。对老空区进行了人工探测,掌握了该矿空区形态、大小、分布及资源量。根据空间分布及采矿技术参数,将该矿老空区分为3类。为充分利用空区残矿资源,结合相关研究,提出露天地下联合开采空区残留矿石方案。根据此方案,954 m中段以上残留矿柱和顶板采取露天开采;924 m中段以下矿体以及露天坑内具有开采条件的边坡挂帮矿体,利用原矿床开采形成的开拓系统采用地下开采方式进行回收;954 m中段至924 m中段矿体,上部20 m由露天坑底自上往下凿岩,下部10 m由924 m中段自下往上凿岩,爆破留下的矿石做下部中段回采的覆盖岩石,在以后逐步回收。该方案既充分回收了采空区残矿资源,又消除了采空区大面积冒落的隐患,具有极高的经济效益和社会效益。

采空区处理技术的分析研究

本文综述了空场采矿法中的常用的采空区处理方法的优缺点,并对新型采空区处理方法进行了详细的分析研究。

基于FLAC^(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。

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。

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。

中国钨矿采矿技术现状分析

综述了我国大部分钨矿山的开采现状及历史发展沿革,介绍了现阶段钨矿开采的典型方法,并对各种采矿方法和采矿装备进行了评述,对我国钨矿采矿技术的未来发展有一定的启发、借鉴意义。

伪倾斜单采尾砂胶结充填采矿法在缓倾斜薄矿体开采中的应用

缓倾斜薄矿体的回采一直是采矿方法设计上的难点,国内外尚无很好的采矿方法可供参考。文章介绍了伪倾斜单采尾砂胶结充填采矿法在山东黄金集团三山岛金矿平里店矿区的实际应用情况。实践表明该方法应用于缓倾斜薄矿体,能很好地解决全面采矿法顶板支护、采空区塌陷和矿石搬运困难等问题,降低了损失、贫化率,取得了良好的经济效益。伪倾斜单采尾砂胶结充填采矿法对于类似缓倾斜薄矿体的开采具有一定的借鉴意义。

急倾斜厚大矿体阶段深孔空场崩落联合采矿法

以红岭矿区铅锌等多金属矿体为研究对象,针对原铅锌矿开采中存在的生产能力小、劳动效率低、分段采准工程量大、成本高、采场顶板暴露面积大、安全性差、维护费用高等问题,试验研究采用脉内脉外联合采准、阶段凿岩、平行深孔孔间微差精准起爆崩矿、铲运机阶段集中出矿、一次爆破回收矿柱、封闭隔离采空区综合工艺。经现场工业试验,矿房生产能力可达到970 t/d,采矿损失率3.19%,贫化率5.25%,采矿直接成本29.22元/t。试验证明该采矿工艺简单实用、劳动效率高、生产能力大、采矿成本低,而且能有效避免矿柱大量损失,是急倾斜厚大矿体安全高效开采技术的重大进步。