基于Bayes算法与数值模拟的缓倾斜破碎薄矿体采矿方法优选

为实现某锰矿顶板破碎低品位缓倾斜薄矿体安全高效经济开采,首先根据开采条件设计出5种技术可行的采矿方法,然后基于贝叶斯(Bayes)和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法建立涵盖技术和经济共17项评价指标的采矿方法优选体系进行采矿方法优选。研究结果表明,浅孔进路V型掏槽后退/前进采矿法、中深孔进路V型掏槽/平行抛掷采矿法和浅孔接钎头斜向掏槽采矿法的综合得分依次为0.524、0.193、0.214、0.228和0.221,浅孔进路V型掏槽后退采矿法最优。最后采用MIDAS数值模拟对优选出的采矿方法的4种不同跨度采场的稳定性进行分析,其采场跨度12 m时可在采场稳定性和矿石回收率之间取得较好平衡。综合考虑技术、经济和安全指标的采矿方法及采场结构参数优化思路,可为该矿山选出安全高效采矿方案,并可供类似矿山参考借鉴。

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。

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。

棉花坑矿井破碎矿体回采方案研究

针对棉花坑矿井的急倾斜破碎薄矿体,提出了无间柱分段深孔爆破连续采矿法。根据该方法的工艺特点提出了“倒台阶形”+上下向布孔分段连续回采、“正台阶形”+上向布孔分段连续回采和“正台阶形”+顶柱+上向布孔分段连续回采方案。通过GRA-AHP和云模型相结合的方式对3种回采方案进行了评价优选,得出“正台阶形”+顶柱+上向布孔分段连续回采方案相对安全、高效。研究结果为棉花坑矿井破碎矿体的开采提供了可行的技术方案。

蚀变断层破碎金矿高分段空场嗣后充填法采场稳定性研究

针对矿山采用高分段空场嗣后充填法时出现分段高度增大、单次爆破后空区暴露面积增大、容易引发采场围岩冒落等安全问题,以某蚀变断层破碎金矿山的采矿方法研究为例,在钻孔岩芯调查、点荷载及室内测试的基础上,使用RMR法及Q系统进行了岩体分类,引用量化性等概率线Mathews合成图,对60 m中段高度下,采宽8~15 m、采长20~50 m变化范围进行了稳定概率横向梯度对比。通过比较分析结果与试验结果表明,受断层及平行蚀变带影响,矿体东端、西端局部破碎,随矿体埋深增大,上盘平行矿脉尖灭,西区矿岩完整性提高;东区矿体(厚度30 m)推荐采场宽度设置为11 m,西区矿体(厚度25 m),采场宽度宜控制在10.5 m以内,此时采场各暴露面稳定概率均大于80%。该方法的应用为矿山安全开采起到了关键技术作用,可以为采用类似采矿方法的矿山提供重要技术支撑。

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。

破碎矿体地下开采地压控制问题

针对许多矿山矿体破碎难以安全开采,采场地压表现为在自重应力作用下,顶板出现拉应力破坏,导致顶板冒落的情况,对某矿山开展了采场地压规律的动态监测,得出了采场巷道地压变化的一般规律。所确定的支护结构对矿区的生产起到了安全保障作用,对类似条件矿山开采具有参考价值。

缓倾斜破碎不连续矿体采空区稳定性分析

通过对白牛厂矿区的工程地质调查、矿岩力学性质试验,选取了表征矿山岩体工程质量的各种指标,获得了岩体工程分类结果——RMR值和Q值,并根据评分结果分别对井下采场安全跨度和采空区稳定时间进行了评价和预测。应用Mathews稳定图法中稳定数的计算方法,计算出各类岩石的稳定数,然后根据拟合的稳定数与形状因子间的函数关系,得到各类围岩采空区破坏时形状因子,以此计算出了采空区围岩发生破坏时的采场暴露面积。最后,针对矿山井下无支护或支护失效的现状,提出了相关解决方案。

矿山压力对底板破坏深度监测研究

目前肥城煤田 6 1%的煤炭储量受底板奥陶系灰岩岩溶水威胁 ,采场底板破坏深度的监测是该煤田底板水害防治的重要内容 ,选择肥城煤田曹庄井田 8煤层和 9煤层开采作为监测对象 ,利用向底板岩层注水方法监测岩层破坏情况。利用专利产品“钻孔双端封堵测漏监测仪” ,监测煤层采前的底板原始裂隙发育程度和采后矿山压力底板的破坏深度。监测结果表明 ,8煤层开采造成的底板破坏深度可达 36 .5m ;9煤层开采底板破坏深度可达 14 .2m。

鲁中矿区破碎矿体开采地压测试及支护技术研究

鲁中矿区地质条件复杂,地下裂隙水发育,矿体破碎难以安全采出。采场地压表现为在自重应力作用下,顶板出现拉应力破坏,导致顶板冒落。针对这种情况,开展采场地压规律的动态监测。应用钻孔应变计测量采场地应力变化,采用电子数显式收敛计量测围岩变形,得出采场巷道地压变化的一般规律,为矿山今后选择合理的开采方案和地压控制措施提供科学依据。

金矿破碎矿体高分段嗣后充填采矿技术优化研究

某地下金矿位于塔吉克斯坦境内,属于中等复杂程度矿山。为了解决采切比高、采场结构不稳、巷道破坏严重等开采问题,从采场结构参数、巷道布置、落矿工艺及回采顺序、充填工艺等方面对采矿技术进行优化,提出了中深孔高分段采矿嗣后充填技术方案。通过增大分段高度至21 m、调整底部结构高度为13 m、优化采用高分段中深孔爆破技术和新型复合充填挡墙等技术,实现采场千吨采切比降至4.48 m/kt,炸药综合单耗降至0.42 kg/t,损失贫化率均控制在8%以下。研究成果应用于矿山生产,有效提高了井下出矿效率,创造了较好的经济效益,为在"一带一路"国家进行资源开发起到了良好的示范效应。

分段空场法在破碎薄矿脉中的试验研究

本文阐述了五龙金矿分段空场法试验方案的结构、采矿工艺特点、回采工艺特征、采取的技术措施及取得的主要技术经济指标,为该类黄金矿床开采创出一条新路.

超大规模采场破顶窿形线优化及稳定性模拟研究

选取椭圆线、抛物线、圆形线、直线4种不同曲线为模型,对破顶层爆破窿形线进行了优化研究,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对4种顶板窿形线下的采场围岩变形特征、塑性区分布及周边应力情况进行了模拟,同时对比分析了采场有无侧向抗力对模拟结果的影响。结果表明,周边单元应力与曲线斜率具有较高相关性,曲率越大,应力越大;采场顶板窿形线形状对采场围岩变形特征及围岩塑性区的分布影响较大,圆形线为最优爆破窿形线,直线形最差;采场顶板在有侧向抗力时的稳定性比无侧向抗力时好,且两种条件下的最优顶板窿形皆为圆形。

下向二步进路开采上向充填采矿应用研究

针对南任铁矿区极不稳定矿岩进路充填采矿效率低、安全性差的现状,在现场勘察、试验及数值模拟的基础上,提出了维持顶板暴露面积不变的下向二步进路回采上向充填的方案。在顶板支护优化与逐孔爆破相结合的基础上,进行了现场试验。结果表明,该方案有效地简化了施工工序,提高了回采效率和采场的安全性,对该地区极不稳定破碎岩体安全高效开采有示范意义。

改善原地溶浸工艺中矿石破碎质量的力学机理

通过改善矿石的破碎质量 ,提高矿堆的渗透性 ,使原地溶浸法开采稳固性和渗透性极差的低品位铜镍矿石成为可能 .依据矿石中缺陷存在的情况 ,应用断裂动力学和损伤力学的观点 ,着重分析了爆炸应力波能量加载对矿石破裂、损伤行为产生的影响 ;对矿石块体中贮存爆破动能加载 ,致使块体产生破裂或损伤的行为进行了探讨 .此外 ,对浸蚀裂解与作用在爆堆上的地压能在破裂或损伤过程中所起的辅助作用进行了讨论 .给出了应用中深孔挤压爆破技术 ,原地崩落低品位铜镍矿石 ,形成溶浸矿堆的一些相应相关技术参数 .分析结果表明 :采用合理的爆破技术 ,可以改善应力波和爆破动能的加载条件 ,能提高矿石块体的破碎质量及累积损伤程度 ;借助于浸蚀裂解与地压能的作用 ,可进一步改善堆浸矿石的块体分布 ,提高溶浸液与有用组分的接触和被浸出的机会 .

上向水平分层进路充填工艺的优化

针对极不稳定矿体中在采矿和充填不接顶时进路容易失稳的问题,以现场勘察及数值模拟分析为基础,提出了维持进路稳定的进路超前关系以及喷射纤维混凝土支护方案。现场试验表明,该方案能有效提高回采效率和采场稳定性,对极不稳定破碎矿体安全高效开采有示范意义。

破碎难采矿体开采地压的测试研究

针对新城金矿极破碎顶底柱难以安全采出的情况,开展了采场地压规律的动态监测。应用YZY型钻孔应力传感器和二次接收仪测量采场地压变化,采用电子数显式收敛计量测围岩变形,得出了顶底柱开采地压变化的一般规律,为选择合理的矿柱开采方案和地压控制措施提供了科学的依据。

地下破碎矿体数值计算模型的构建及采场结构参数优化

以焦家金矿-390 m中段为试验采场,对采场进路跨度进行优化研究。通过现场观测、节理扫描、声波测试确定矿体的地质情况与力学特性,建立适合模拟破碎矿体的数值计算模型;利用Hoek-Brown强度准则与反分析手段确定计算参数,结合FLAC3D数值模拟对6种不同跨度的进路进行分析计算。研究结果表明:当采场进路跨度从3.5 m增加至6.5 m时,顶板的位移、塑性区体积随跨度增大而呈线性增加;当采场跨度大于7.5 m后,采场顶板的位移、塑性区体积随跨度增大而急剧增大,围岩进入塑性阶段;当-390 m中段进路跨度为7.5 m时,可以满足矿岩体的自稳要求,证明本文分析方法是正确而且可行的。

软弱破碎矿体采场稳定性分析及结构参数优化

采场结构参数是软弱破碎矿体开采的关键问题,对采矿各指标起着决定性作用,不合理的结构参数可能造成灾难性安全事故。以汤丹铜矿4#软弱破碎厚大矿体为研究对象,采用岩体分类统计、工程类比、理论计算、数值模拟等手段对顶柱、矿房及矿柱进行参数优化,并对比各研究方法的优劣。研究表明：汤丹铜矿4#矿体围岩岩体质量为Ⅲ级,矿体为Ⅳ级,矿房最大暴露面积为300 m^2;理论计算结果表明：矿房极限跨度是顶板厚度或矿柱宽度的单因素函数,且呈线性正比关系,矿房跨度为10-14 m,矿柱为14-18 m,顶柱为18-25 m,但各理论计算结果差别较大;应用ANSYS与FLAC3D对矿体开挖进行三维数值模拟,从地表岩移、顶板位移、塑性区分布及矿柱最大主应力四个角度进行全面分析,最终得出顶柱高25 m,矿柱宽16 m,矿房跨度12 m为最优结构参数的结论。

中厚破碎矿体分段空场采矿法试验研究

北截金矿洼孙家矿区属蚀变岩型金矿床、矿体受断裂构造控制呈脉状产出,矿体非常破碎,稳固性差,试验了分段空场采矿法方案,取得了很好的技术经济效果.