露天地下楔形转接过渡诱导冒落控制边坡岩移危害技术研究

露天地下楔形转接过渡模式的安全管控是利用崩落法开采挂帮矿形成的塌陷坑阻止边坡岩移威胁露天采场,但地采扰动下的高陡边坡破坏过程不易控制,因而制约了楔形转接过渡模式在大型深凹露天矿山中的应用。针对上述问题,结合极限平衡分析方法,揭示出崩落法开采扰动下的高陡边坡渐进破坏规律,提出了边坡滑移体体积计算方法,以及通过调控回采顺序控制边坡滑移进程以实现塌陷坑完全承接边坡滑移体的边坡岩移危害控制技术。研究表明:边坡岩体不会随挂帮矿向下开采而发生持续破坏,只有当挂帮矿开采至关键分段时,边坡岩体受力状态超过极限平衡状态才发生滑移破坏,可通过滞后回采关键分段上盘三角矿延缓边坡滑移,以及通过滞后回采关键分段下盘矿体和采用下向阶梯状回采工作面增大塌陷坑容积,最终实现塌陷坑有序承接边坡滑移体。研究成果完善了大型深凹露天矿楔形转接过渡的安全管控方法,提高了楔形转接过渡模式的适用性。

某金矿露天转地下开采境界顶柱合理厚度研究

某金矿自标高1 385 m以下将由露天开采转为地下开采,拟采用上向进路充填采矿法进行开采,为了避免露天与地下同时开采造成的相互影响,实现矿山生产的平稳过渡,对境界顶柱的合理厚度进行了研究。在相关室内试验的基础上,应用K.B.鲁别涅依特公式、“三带”理论和工程类比法计算出境界顶柱的合理厚度取值范围;采用Flac^(3D)软件对不同境界顶柱厚度进行数值模拟,确定该矿山露天转地下开采境界顶柱的合理厚度。结果表明:矿山原生矿和氧化矿区域进行地下开采时需分别留设20 m和25 m的境界顶柱厚度,此时地下开采对露天边坡的影响最小且采场整体趋于稳定,能满足矿山安全生产的要求。研究结果可为矿山设计提供理论依据。

露天转地下充填法开采护顶矿柱防渗性研究

以攀枝花铁矿露天转地下开采工程为背景,通过采场贮排平衡分析,预测50年一遇暴雨时露天采坑积水最大深度为5 m,采坑积水对护顶矿柱稳定性影响较小。对坑底存在断层条件下积水渗流进行了数值模拟,结果表明,断层破碎带是护顶矿柱的主要导水通道。采取针对性封堵措施可显著减小护顶矿柱的渗漏量。

铁矿露天开采提前转地下开采的方法研究

以某铁矿项目为研究背景,在分析露天开采提前转地下开采过程中存在的主要问题的基础上,提出具体的开采方法,涉及到露天开采境界、转采开拓系统、工程过渡关系、转采方案、无底柱分段崩落法的具体要点,同时优化开采工艺,改进开采参数。实践表明,通过实施该项目可提前5年结束露天开采,在保障安全的前提下顺利转入地下生产,该开采方法具有可行性,可为类似的煤矿开采提供参考。

金属地下矿山深部转产过程中的产能接续优化

为了实现金属地下矿山开采由浅部转向深部过程中产能平稳接续,以三山岛金矿为研究对象,结合矿山多区段联合开采的复杂生产格局,综合考虑产能均衡、品位均衡与各项生产系统能力限制等约束,构建以多矿区资源综合开采价值最大为目标的产能接续规划优化模型,在Python和Gurobi环境下实现优化模型构建与解算.优化结果表明,通过对矿山深部转产过程中的产能接续进行规划优化,得到的最佳产能接续与生产任务分配方案可以在有效保证多矿区协同开采、产能均衡稳定的同时,提升矿山开采的综合经济效益.

金属矿床露天转地下过渡方式现状及关键技术讨论

国内外露天转地下的矿山普遍存在生产衔接的技术难题,造成减产或停产过渡。通过总结目前露天转地下常用的过渡模式和采矿方法,分析各自的优缺点和适用条件,列举了众多矿山应用实例,探讨制约露天转地下产能衔接关键技术问题以及管理问题,并提出了相应的应对策略,对露天转地下矿山产能衔接和安全高效开采具有重要的参考价值。

国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

国能神东煤炭集团有限责任公司(以下简称“神东公司”)是国家能源集团的骨干煤炭生产企业,在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就,引领了全国煤炭企业的科技创新,在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展,总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面,梳理了一次采全高综采采高从6.3 m逐步提高到8.8 m的技术突破,介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺,梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题,分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践;介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术,提高了掘进效率,解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面,介绍了神东公司在世界首个8.8 m超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果,分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径,解析了6 000 m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破,总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验,列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面,针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题,总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新;梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅;研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值;解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术,介绍了13种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面,创建了“135”工作法安全风险管控管理体系,实现了千万吨矿井超长的安全生产周期;搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台,形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系;介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系,保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面,介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就,阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践,在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面,介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结,探讨了煤矿未来科技发展思路,明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

某铁矿露天转地下开采技术研究

为指导某铁矿有序开展露天转地下开采工作,在系统分析了矿山露天开采现状和矿体赋存情况的基础上,对矿山露天开采极限、露天转地下开拓系统、挂帮和深部矿体采矿方法等转采问题进行分析研究,确定了最佳转采方案。通过比选,确定了采用无底柱分段崩落法进行挂帮矿体和深部矿体的回采,并针对不同矿体展开回采工艺设计和中深孔爆破参数优化,确保该铁矿露天转地下的高效开采和平稳过渡。

朱兰铁矿露天转地下协同开采方案探索

我国大部分露天铁矿山正在陆续或己经转入地下开采,在露天转地下开采的过渡期,矿山产量衔接困难致使出现减产或停产过渡现象,严重制约矿山企业的发展。以攀枝花铁矿为研究对象,提出分区开采、协同开采的露天转地下开采方式,论述了露天转地下协同回采顺序、协同开拓运输系统、协同安全防护、协同形成覆盖层等理论方法,充分发挥露天与地下开采的工艺优势,提高过渡期矿石产量,实现露天转地下的平稳过渡。

石碌铁矿露天转地下协同开采的实践

为了解决石碌铁矿露天转地下开采过程中稳定生产、采场地压管理、采场防汛抗洪等问题,矿山采用自然崩落和回填覆盖岩层来管理地压、采取“截、疏、挡、排、防”的措施治理矿井涌水,实施露天与地下协同开采,有效地防止了涌水对采矿生产的影响、保证了原矿产量的平稳过渡。

开采期停采期莱州湾地下卤水盐分来源及盐分组成变化规律

莱州湾地下卤水资源经历近20年高强度开采后显著衰退,探索其可持续开发模式日益迫切。滨海地下卤水可接受多类盐源的补给,具有可持续开发的潜力,研究地下卤水盐分主要来源及盐分组成变化规律,对规范地下卤水可持续开采模式意义重大。本文基于开采、停采期地下水位监测及地下水样品化学分析结果开展研究,认为莱州湾地下卤水主要受海水以及蒸发盐或盐岩溶解影响,离岸不同距离处地下卤水盐分组成年度变化规律虽然一致,但控制因素存在差异。开采期内补给地下卤水的盐分主要为潮间带生卤下渗的盐分,停采期内蒸发盐或盐岩溶解产生的盐分为地下卤水的主要盐分来源。地下卤水赋存区易受海水或淡水影响,以及处于开采或停采何种状态,是控制地下卤水盐分组成的主要因素。

大型露天金属矿山深部开采技术研究

通过系统研究,提出了眼前山铁矿深部矿体的合理开采方式,并对露天转地下开采过程中生产能力的衔接,开采方式的平稳过渡,地下开采首采区的选择,矿山生产规模的确定,采矿方法的选择以及边坡下压帮矿量的回采进行了论证,得到了眼前山铁矿深部矿体开采的系统优化方案。

边坡和采场围岩变形破裂响应特征的相似模拟试验研究

以云南磷化集团晋宁磷矿6#坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿层为研究对象,依据相似模拟原则,利用重庆大学资环学院矿山压力平面应力相似模拟试验台,进行晋宁磷矿6#坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿露天转地下开采的相似模拟模型试验。试验结果表明:(1)受地下采动影响后,露天矿边坡顶部、腰部和底部的应力分布进行重新调整,随着开挖范围的扩大,整体上呈受压—压缩应力增大—受拉伸的动态变化趋势。受境界顶柱的保护支承作用,开挖后其垂直下沉变形很小。(2)地下磷矿体开挖后,在采空场前后方顶板一定区域内形成顶板支承压力集中区,而在采空场上方靠近磷矿层的顶板区域形成卸压区,同时在采空场下方靠近磷矿层的底板区域则形成底板卸压区。随着采空场沿磷矿层倾斜延伸方向的推进,采空场顶板和底板卸压范围逐渐增大,顶板支承压力区动态前移。(3)受采动的影响,采空场附近顶底板围岩均有不同程度的变形,顶板岩层有不同程度的下沉,底板岩层有不同程度的隆起。顶板下沉和底板隆起最大点均位于采空场中点偏下部分,随着开挖的推进而动态前移,达到充分采动后岩层整体下沉和隆起曲线趋于稳定的碗状。以采空场为中心,随着距离其纵向和水平方向距离的增加,顶底板岩层位移变形量单调递减。(4)开挖推进至断层破碎带及其影响区域时,在采动应力的影响下,断层破碎带被"活化",沿断层接触面发生滑移和剪切破坏。该研究成果对云南磷化集团晋宁磷矿6#坑口东采区深部矿体及类似条件下矿山露天转地下开采现场工程实施有重要理论指导意义。

露天-地下联合开采保安矿柱稳定性

通过对矿柱力学模型的分析,得到不考虑平面应变问题的矿柱厚度计算公式,对回采前后矿柱的受力形态及破坏模式进行分析。利用统计学原理计算矿柱厚度影响因素(跨度、容重、强度、动载荷等)的变异系数,并进行权重分析,利用FLAC3D进行了矿柱厚度三维数值模拟,研究矿柱厚度为15,20和25 m时的最大主应力分布、剪应变率变化规律、矿柱沉降规律和塑性区分布规律,同时利用FISH语言编写安全系数计算程序。研究结果表明:贵州某矿保安矿柱厚度在20 m左右时既能满足稳定性要求又能兼顾有效回采的目的。

深凹露天转地下开采错动界限的数值模拟研究

针对大冶铁矿深凹露天转地下开采的实际情况,考虑岩性、断层和破碎带的影响,建立了错动界限计算模型。利用极限平衡理论和FLAC软件对转地下开采前的边坡稳定性进行了研究,分别分析了不同开采水平,塌陷区回填与不回填两种条件下的应力变化、塑性区分布和位移变化规律,并以地表水平变形为标准来圈定不同开采水平的地表错动范围。结果表明,随着开挖深度的增加错动角逐渐提高,开挖至-120m水平时,不回填条件下,上盘平均错动角为60.9°,下盘平均错动角为63.1°,回填可使下盘错动角提高1°,上盘错动角提高0.3°左右。

露天转地下过渡期协同开采方法研究

在我国冶金矿山露天转地下的过渡期,由于露天与地下开采相互干扰,造成过渡期安全生产条件差和产量衔接困难,这一问题多年来一直没有得到很好解决。针对过渡期露天开采境界内底部矿量、地下开采挂帮矿量的常用开采模式,提出了挂帮矿地下诱导冒落法开采方案,并从扩展露天地下同时开采时间与空间的需要出发,研究了露天境界细部优化方法以及露天地下协同生产技术,由此研发出露天地下协同开采方法。理论分析与海南铁矿实际应用表明,该方法可显著改善安全生产条件和有效提高露天转地下过渡期生产能力。

露天转地下开采对边坡稳定性的影响

露天转地下开采过程中诱发的边坡失稳将严重影响安全生产,主要原因是地下开采导致采空区覆岩应力重分布,并引起岩体的移动和变形,岩体强度降低,影响边坡稳定。为了研究露天转地下开采对边坡稳定性的影响,以某矿实际开采工程为例,运用MIDAS,FLAC^(3D)等数值模拟方法分别模拟了地下采区位于边坡的坡脚、坡中和坡外区3种条件下地下开采对边坡稳定性的影响机制,得出地下采区位于坡脚处开采会导致坡覆岩边坡滑移区范围最大,边坡失稳概率大;位于坡外区开采因上覆岩层沉陷使整体坡角减小,有利于边坡稳定;而位于坡中区开采时,边坡稳定状态介于两者之间。通过对该工程实例分析得到地下采区位于坡脚、坡中区时边坡安全系数不足,在坡外开采时边坡处于稳定状态。

露天转地下最佳开采模式

建立露天转地下开采模式综合评判模型,运用层次分析法和模糊数学的基本原理对多种开采模式进行评判优选。评判优选过程中,综合考虑影响露天转地下开采模式的动态、静态、定量、非定量指标,如技术、经济指标及边坡稳定程度等;将待选择方案指标转换成隶属度矩阵,通过层次分析法得到各因素权重向量;从而建立模糊综合评判模型,利用模糊数学原理计算出各方案基于影响因素的综合优越度。以石人沟铁矿为例,4种开采模式的优越度分别为45.82%,84.32%,89.88%,80.75%,从而确定第3种方案最优。

大型铁矿山露天转地下开采过渡方案优化

合理确定大型铁矿山露天转地下开采过渡方案是露天转地下开采矿山关键技术问题之一。以庙沟铁矿为研究对象,首先在系统分析露天开采终了阶段,境界外矿体空间赋存状态的基础上,对不同区域的矿体开采进行方案设计,确定其基建时间节点与逐年产能;然后依据矿山开采现状与计划,结合挂帮矿体开采及覆盖层形成方案,分析矿山露天转地下开采过渡期阶段的时空相关性,提出了4种可行过渡方案;最后以露天转地下平稳过渡为目标,结合现有规范、标准,提出方案优化的评价指标为投资、资源利用可靠系数、产能平稳系数和开采安全系数。采用模糊综合评价理论对可行方案进行优化,确定了庙沟铁矿露天转地下开采过渡方案为:北端帮挂帮矿体采用崩落法、西边帮挂帮矿体采用平硐溜井联合开拓和回填形成覆盖层的过渡方案。

峨口铁矿露天转地下开采产能平稳过渡技术研究

过渡期的产量衔接是矿山露天转地下开采关键技术难题之一。以峨口铁矿为研究对象,在综合分析了矿山资源、露天生产现状、露天采剥进度计划以及地下开采分区的基础上,提出了地下产能配合露天产能生产衔接和露天产能配合地下产能生产衔接两大过渡方案,并将其应用到矿山得出了最符合实际情况的产能平稳过渡方案。