软破矿岩条件下胶结充填法转分段崩落法研究及应用

金川集团龙首矿西二采区上部中段充填采场发生失稳事故后,采矿方法由下向分层进路式胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,面临着软破矿岩条件下覆盖层形成和采场稳定性问题。采用数值计算和现场试验等方法,对这2个关键技术问题进行了研究。数值模拟结果表明,随着崩落法首采分段回采工作的进行,采场复合顶板经历了破坏裂纹萌生、零星散块冒落、拱形批量冒落和柱塞状整体冒落等阶段,当首采分段回采结束时,顶板复合岩层冒落能够为崩落法采场提供足够厚度的覆盖层,且在崩落法采动地压下软破矿岩采场能够保持稳定。现场工业试验表明,在崩落法采场首采分段采用“阶梯式退采均匀扩展采空区+总量控制出矿”的技术方案,能够安全、高效地形成覆盖层,并通过增补“钢拱架+钢筋网+锚杆”的技术方案,解决在崩落法采动地压下维持破碎矿岩采场稳定性的问题,为无底柱分段崩落法在西二采区的扩大应用奠定了技术基础。

崩落法转充填法中存窿矿石回收方法研究与实践

龙桥铁矿无底柱分段崩落法转充填法过程中,原采场存在大量的存窿矿石资源,主要包括覆盖矿石层和下盘三角矿柱。为安全有效地回收该部分资源,分析采空区及存窿矿石分布状况及技术条件,确定了合理的回收原则,提出了分区回收方案。存窿矿石回收全过程在基于采空区稳定性及监测监控下进行,并顺利实施,充分解决了崩落法转充填采矿法所遗留的资源损失问题,延长矿山服务年限,同时又能对采空区进行安全处理。

限制性空间内无底柱分段崩落法组合式放矿方案及实验研究

以金川龙首矿西二区上部中段由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法开采为例,研究了限制性空间内无底柱分段崩落法采场各分段的矿石回采和回收特点,构建了一种以分段为放矿控制单元的组合式放矿方案:第一、二分段采用总量控制方式出矿以确保顶板安全冒落形成覆盖层;第三分段采用低贫化方式出矿以避免无效贫化,实现矿石的高质量回收;第四分段采用正常回采进路低贫化放矿+辅助回收进路截止品位放矿以实现矿石的充分、有效回收。设计并开展了3种不同放矿方案的物理实验,结果表明,本文设计的组合式放矿方案在限制性空间实现崩落法安全高效开采和损失贫化控制方面具有显著优势,可使矿山整体开采经济效益处于较优水平,为后期工程实践提供科学的理论和技术指导。

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题,提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果,分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律;结合数值模拟结果,采用模糊物元模型对爆破方案进行优选,最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标,优选结果表明:扇形炮孔数目为9孔时,关联度最大,为0.746,该方案爆破效果最佳。

祁雨沟金矿崩落法采场结构参数优化研究

祁雨沟金矿采用无底柱分段崩落法采矿,为进一步降低损失贫化,提高资源利用率,进行了实验室立体放矿试验。共完成了15组多参数立体放矿试验,包括进路口布置方式、不同出矿量、不同采场结构参数、不同放矿步距及以及不同矿种的放矿对比,得到各组合参数相应的回贫指标,根据指标情况确定最佳工艺参数组合。

有底柱分段崩落法转充填采矿法在胡家峪铜矿的应用

胡家峪铜矿的采矿方法主要为有底柱分段崩落法。从成本、技术、经济等角度来说,分段空场嗣后充填采矿法相较于当前的有底柱分段崩落法,具有采切比低、贫化损失指标控制较好、安全性有保证、地压控制简单等优点;相较于上向水平分层充填采矿法,具有采场生产能力强、充填工艺简单、安全等特点。通过对两种充填法进行对比,选出适合于胡家峪铜矿的充填采矿方法,为胡家峪铜矿的绿色、高效开采提供依据。

塔矿项目无底柱分段崩落法损失及贫化率控制

无底柱分段崩落法在爆破、出矿过程中存在贫化与损失,而采矿损失及其贫化率控制是矿山生产的重要环节之一,其直接影响到矿山的经济效益和服务年限。根据项目实际施工参数及生产放矿结果,从矿山生产探矿程度、采场结构参数、采场采出矿管理等三个方面系统地分析了影响无底柱分段崩落法损失及贫化率的影响因素,提出了采取加密地质钻探、优化采场结构参数以及提高现场管理水平等措施并予以实施,达到了降低损失及贫化率的目的。

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。

基于GIS和概率积分法的北洺河铁矿开采沉陷预测及应用

金属矿山多为裂隙发育的块状岩体,因而开采引起的地表沉陷机制不同于层状地层的煤矿。为指导矿山安全生产及地表沉陷治理提供科学依据,以崩落法开采矿山地表沉陷为具体研究对象,对北洺河铁矿开采沉陷预测研究,将基于GIS和概率积分法的开采沉陷预测方法应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性,应用基于概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统进行开采沉陷预测。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理,并直观反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与地表观测数据及实际情况的对比分析,验证预测方法的适用性,同时也为指导金属矿山安全生产提供良好的三维可视平台。

融冠1号矿中深孔爆破参数优化研究

在内蒙古兴业集团融冠矿业1号矿中深孔爆破之中,存在炸药单耗大、大块产出率高,影响出矿效率的问题。通过对施工管理和设计等方面地分析研究,针对现场情况从加强矿山地质编录工作和爆破施工管理,优化单位炸药消耗量、炮孔密集系数、最小抵抗线、孔底距和爆孔堵塞长度等方面提出解决问题的方法,使矿山单耗减15%左右,大块率减少0.8%,在矿山的实际生产中取得良好的效果。

基于PFC数值模拟的无底柱采场结构参数优化研究

结合大冶铁矿东采车间工程条件，设计了几种无底柱采场结构参数，并运用PFC数值模拟软件，对多个采场结构方案进行模拟分析，根据各方案的矿石回收指标和现场实施的难易程度，推荐采用分段高度12m、进路间距15m、崩矿步距2．0-2．5m的最优采场结构参数组合。同时研究了放矿过程中不同阶段颗粒间接触力的变化规律，详细分析了数值模拟结果回收率偏高和贫化率偏低的原因。

基于多方法联合的崩落法崩矿步距优化

为准确获得大结构参数下的最优崩矿步距,以梅山铁矿为工程背景,联合应用相似材料试验方法和PFC2D软件数值模拟方法,开展18 m×20 m结构参数下崩矿步距的优化研究。基于相似材料试验,绘制出该结构参数下的放出体形态,并结合崩矿步距与矿石损失贫化的数学模型,计算得到该结构参数下的最优放矿步距为6.12 m。利用PFC2D软件对放矿步距为4.5,5.0,5.5,6.0,6.5 m共5种方案进行数值模拟研究,计算结果表明,当放矿步距为6.0 m时,矿石的回收指标最优。将相似材料试验和计算机数值模拟所得结果进行对比分析,并考虑最优崩矿步距与最优放矿步距之间的关系,最终确定该矿山在18 m×20 m结构参数下的最优崩矿步距为4.4 m。将该结果与梅山铁矿现场工业试验结果相对比,验证了该结果的正确性。

武钢程潮铁矿西区放顶工程顶板地压问题的计算机模拟

采用有限单元法对程潮铁矿西区放顶过程中地压重新分布的规律进行分析,为矿山正确地确定回采顺序和对地压进行预测、管理提供了理论依据。

诱导冒落技术及其在北洺河铁矿的应用

无底柱分段崩落法按分段连续回采,当回采面积足够大时,完全可以利用第一分段的连续采空区诱导上部矿岩安全冒落。北洺河铁矿应用这一技术形成诱导冒落与强制崩落相结合的无底柱高效采矿工艺,创造了投产19个月达产的国内最好纪录。

张家洼矿无底柱分段崩落法结构参数灰色决策

以张家洼铁矿-250m中段矿体赋存条件为背景，进行了无底柱分段崩落法不同结构参数的放矿模拟试验．引入灰色局势决策理论，成功地将回收率、纯矿石回收率、岩石混入率等多目标优化问题转化为单目标优化问题．根据试验结果，采用灰色决策方法得出了张家洼铁矿-250m中段无底柱分段崩落法的最佳结构参数为分段高度12．5m，进路间距12m，放矿步距4～5m．研究结果为矿山采准设计提供了依据，研究方法为采矿工程的优化拓宽了途径．

地下金属矿山崩落采矿法岩层移动规律分析

针对地下金属矿山的岩层移动问题 ,以国内无底柱分段崩落法矿山为例 ,进行岩层移动规律调查分析。调查结果表明 ,由于地下金属矿床复杂多变的地质、采矿条件 ,使得采矿岩层移动预测存在很大的不确定性 。

西石门铁矿南区崩落卸载采矿法试验研究

西石门铁矿南区底板含不稳矽卡岩层的缓倾斜中厚矿体 ,应用无底柱崩落卸载法取代传统的有底柱分段崩落法开采 ,解决了采准巷道遭地压破坏的技术难题。本文详细介绍无底柱崩落卸载法的基本原理、方案构成、施工顺序、出矿控制方法及其在西石门铁矿南区三年多的实施效果。

无底柱崩落法采场结构的受力特征分析

以某铁矿无底柱崩落法的实际采场尺寸、力学参数、支护形式作为计算模型的条件 ,采用三维有限元方法 ,模拟了矿石回采前及回采进行时等各种情况 ,系统地分析了进路顶板、矿柱侧墙、以及联络道的应力分布。给出了采场结构的受力特征 ,提出了相应的支护措施 。

基于DIMINE的无底柱采矿回采设计

运用DIMINE软件在三维环境中对某铁矿的无底柱崩落法进行回采设计。首先导入地质剖面图,通过不规则三角网生成地质体模型。然后导入实测巷道数据生成巷道模型。切割矿体及岩体模型形成采场模型,在采场模型中设置炮孔剖面生成爆破边界和扇形炮孔。对炮孔进行自动装药并计算装药量。最后进行炮排和进路出图并计算技术经济指标。通过运用DIMINE软件,快速准确地在三维环境下完成了无底柱采矿设计。

基于混合整数规划法的地下矿采掘计划编制

矿山采掘计划编制对企业总体经济效益具有深远的影响,手动编制技术已难以满足矿山的需求.为有效提高计划编制的高效性和合理性,通过对无底柱分段崩落法的研究分析,建立了以出矿品位波动最小为目标函数的混合整数规划(MIP)模型.模型包含了生产开采的全过程,以保证井下各工序的合理衔接.对北洺河铁矿采掘计划编制的试验结果表明,该方法具有编制时间短、工序衔接更合理、计划结果较手动方法更优越的特点.研究表明采用该方法能有效提高计划的合理性,使企业获得更大经济效益.