Subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining for ultra-thick steep seams

Ultra-thick steep coal seam mining will inevitably lead to the increase of greater and violent ground subsidence and deformation.A subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining is proposed in this paper.By this method,the sequence of collapse of overlying strata and the direction of propagation of strata movement are changed,the extent of roof-side deformation thereby is lessened,and boundary angle of roof-side subsidence is reduced by 5°-10°.The mechanism of this mining method for control of strata movement has been evidenced by numerical simulation and experiments with similarity materials.A subsidence prediction model based on the variation of mining influence propagation angle can be used to evaluate the surface movement and deformation of the mining method.The application of the method in No.3 Mine in Yaojie mining area has yielded the expected result.

河西金矿中等稳固矿体开采方法研究

倾斜薄—中厚矿体的开采是矿山面临的难题之一。通过调查河西金矿地质条件及岩体质量分级,判定矿岩为中等稳固。依据矿体形态、矿岩稳固程度,进行采矿方法优选。确定采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,并进行矿块布置以及采切、回采、充填等工艺设计。实践表明,河西金矿采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,采场矿石生产能力达180 t/d,损失率8.00%,贫化率10.00%,作业安全性和工作效率得到提升。

智能化上向水平分层充填法在某萤石矿的应用

目的:针对国内某萤石矿采用普通上向水平分层尾砂胶结充填采矿法开采存在机械化程度低、生产效率低、实时在井人数多、生产管理难度大及安全风险高等问题,结合矿体开采技术条件,进行采矿方法的优化。方法:通过对采场结构参数、采准切割工程、回采工艺过程的研究,最终确定了自动化、智能化上向水平分层尾砂胶结充填采矿法,以智能采掘装备替代人工进行开采作业,实现少人甚至无人。结果:生产实践表明:该方法安全、可靠,凿岩、撬毛、铲装和充填环节均实现了5G远程可视化遥控作业,在控顶高度合适的条件下实现了自动定位和自主凿岩作业,作业人员可减少50%以上,取得了良好的经济社会效益。结论:随着我国矿产资源逐步进入深部开采,采矿将面临高地压、高岩爆等恶劣高危作业环境,本文提出的智能化上向水平分层充填法对深地及难采矿体开采具有较好的借鉴参考意义和广泛的推广应用价值。

无滤水井条件下采场充填体赋水特性调查研究

某铜矿充填采场前期未进行有效滤水,含水充填体渗水对下中段采场生产形成安全威胁。为摸清各中段采场含水充填体的赋水特性,开展了探水孔调查及瞬变电磁探测,提出了不同赋水状态假设,并通过探水验证孔进行验证。针对赋水特性,制定探放水设计方案。结果发现,水主要存在于各中段采场充填体内最下部分段第1~3分层内,上下盘围岩内无水。在各回采联道向上施工放水孔,穿透隔离顶柱和上部中段首采分层假顶至采场充填体内部,疏干采场内赋水。该研究对于同类含水充填体采场赋水特性调查及安全开采具有借鉴意义。

新型钢模板顺路溜井在上向水平分层充填采矿法中的应用

充填采矿法将是未来地下开采的主要发展方向,优化充填采矿法的开采工艺尤为必要。然而在充填采矿法中溜井作为大部分矿山上部各中段采场矿石实现集中运输,保证各分段出矿能力提高生产力的作用,因此安全高效的溜井施工方案对于提高矿山生产能力,降低施工成本尤为重要。基于此,文章结合湖南某铅锌矿地下开采采用上向水平分层充填采矿法的特点,提出了采用预制钢模板替代传统钢筋砼浇筑制作采场溜矿井的新型钢模板顺路溜井施工方案并在现场进行了应用,现场试验表明,新型钢模板顺路溜井施工方案具有减轻劳动强度、提高生产效率、降低采矿成本、降低作业风险等优点,可为类似矿山上向水平分层充填采矿法溜井施工提供借鉴。

海底多金属硫化物采掘机构滚筒切削特性研究

为提高采掘机构滚筒的工作性能,采用离散单元法对不同工况下滚筒的切削过程进行了数值模拟。采用单因素分析法和正交试验法分析了切削厚度、转速、牵引速度对切削阻力、产能及比能耗的影响,以滚筒的切削阻力和比能耗为评价指标,利用矩阵分析法获得了最佳的滚筒工作参数。结果表明,随着切削厚度增加,切削阻力和产能均增大,比能耗减小;随着转速增加,切削阻力和产能均减小,比能耗增大;随着牵引速度增加,切削阻力、产能均增大,比能耗减小。滚筒最佳工作参数为:切削厚度50 mm、转速100 r/min、牵引速度0.06 m/s。

上向水平分层充填采矿法中段通风系统的优化研究

针对金属矿山上向水平分层充填采矿法中段通风系统设计和管理中的采场风量分布不均、辅扇风机设置不当等问题,借助Ventsim软件构建中段通风模型来分析中段通风风量的分布规律。结果表明:当风机设置在一侧时,中段两端位置采场分配风量较多,中部位置采场分配风量少。同时,对建立的中段通风模型进行风窗设置方案对比,发现风窗设置数量越多,风量可调控范围越大,且在两端分别设置较仅在靠近集中回风段设置效果更好。当在07^(#), 06^(#)和01^(#)采场回风端分别设置风窗,且风窗面积呈一定增大关系时基本可保证模型中各采场分配风量符合要求。以大尹格庄金矿为例,在构建通风系统整体三维模型的基础上,利用仿真模拟功能,对2号矿体-676 m中段通风系统进行优化设计,作业地点的风量合格率由25%提高到100%。

某铅锌矿采矿方法优化研究与应用

某铅锌矿采用平硐+竖井+斜坡道开拓,采用分段空场法和浅孔留矿法回采。该方法采场空区暴露面积大、安全性差,回采形成的空区为矿山生产埋下了安全隐患;且随着深度的增加,围岩稳固性变差,矿体变薄、变分散,造成回采贫化率增大,采选矿成本大幅提高,原有采矿方法已不适用。根据矿体特征和矿山生产现状,对矿山2 522 m中段以下的矿体采用机械化盘区上向水平分层充填法开采,并使用大型无轨设备进行采掘作业,减少了采场暴露面积,提高了井下作业安全性,避免了产生大量采空区,解决了生产安全隐患,提高了资源回收率,盘区生产能力、综合回采率、综合贫化率等指标均得到优化。研究结果对该区其他矿山的开采具有示范作用。

深部复杂矿体回采与矿柱留设厚度模拟研究

针对湖南某铅锌矿深部矿体的赋存条件,提出采用浅孔留矿嗣后充填法(占比7.5%)、机械化上向水平分层充填法(占比72.4%)和房柱采矿嗣后充填法(占比20.1%)对矿体进行回收。同时基于ANSYS数值模拟软件,建立矿房-矿柱-围岩-充填体耦合作用模型,分析论证留设矿柱时回采的安全稳定性。结果表明:采用机械化上向水平分层充填法时,留设厚度为6 m的顶柱与间柱,能满足回采安全需求。为深部相似矿体的安全高效回收提供了一定可借鉴经验。

某金属矿山地下开采方法的选择与应用

科学、合理地选择采矿方法是矿山能否安全开采的关键,采矿方法的选择需要系统地掌握采矿技术条件,并根据矿山开采规模、矿石价值及矿体赋存条件进行具体分析与研究。以某金属矿山为研究背景,采用综合比较法,初选了3种采矿方法,并提出了采场布置参数、回采工艺及充填体强度要求。通过技术和经济比较,最终选取了最优采矿方法,保障了矿山的采矿安全,提高了矿山回采效率,降低了采矿成本。

多矿体组合盘区上向水平点柱充填采矿法在某铁矿的应用

多层矿体的高效开采一直是困扰采矿领域的技术难题。本文以某铁矿为例,通过对多种采矿方法进行技术研究,确定多矿体组合盘区上向水平分层点柱充填采矿法作为最终开采方法。应用实践表明:该采矿法具有生产能力大、作业集中、管理方便,采准工程量少等优点,盘区生产能力可达435 t/d,采场的损失率为18%,贫化率为8%。本文内容为矿山复杂开采技术条件下资源的综合利用提供了技术支持,对国内外相似矿山开采具备一定的指导借鉴作用。

深部金矿向上水平分层充填法采场结构参数研究

矿体围岩质量及应力对井下结构设计参数的选取具有显著影响,为进一步了解不同埋深对于采场结构参数的影响,通过力学试验分析了阜山金矿不同埋深情况下的力学性能。并在此基础上,采用经验计算和数值模拟的方法对阜山金矿矿区上向水平分层开采的采场结构参数进行了理论研究与数值仿真,分析比较了3种采场结构参数方案的应力与变形结构,优选提出了不同埋深下的采场结构最优参数。

某金矿缓倾斜厚大矿体采场回采末期接顶方案研究

某金矿采矿方法为点柱式上向水平分层充填采矿法,在厚大矿体采场回采末期接顶阶段往往存在上方底柱规格控制难度大、顶板稳固性差、损失率大、充填接顶效果差等问题,急需对接顶方案进行研究。以该矿具有代表性的2608#采场为例,从安全性、回收率等方面对点柱式上向水平分层充填采矿法和进路法进行综合对比分析,最终选择应用进路法,并对安全措施进行了重点分析。

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。

复杂地质条件下采矿方法的优化选择

本文针对矿区复杂的工程地质和水文地质条件,根据不同的地质条件对采矿方法来进行优化选择。对矿岩稳定性较差的矿体,采用上向水平分层充填采矿法,对矿岩稳固地段应用分段空场嗣后充填采矿法。

深部矿体机械化上向水平分层进路充填开采进路断面尺寸优选

深部矿体地质条件复杂,在应用机械化上向水平分层进路充填法开采时,合理选取进路断面尺寸对于矿山安全生产具有重要的现实意义。以云南某铅锌矿深部中段首采分段为工程实例,综合考虑经济、安全、劳动强度和环境4个指标,利用层次分析法初步筛选开采进路断面尺寸,其后针对初选结果,利用FLAC^(3D)数值分析软件模拟深部中段首采分段4个分层的回采,以优选适于该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法的进路断面尺寸,结果表明:3 m×3 m和5 m×5 m的进路断面尺寸在层次分析法中的优劣排序靠后,故先行淘汰;通过首采分段周边矿岩最小主应力、塑性区和垂直位移的综合对比发现,3.5 m×3.5 m和4 m×4 m的进路断面尺寸可较好地适应该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法开采。层次分析法初选和数值模拟优选相结合的方法,可为同类型矿山进路断面尺寸优选提供借鉴。

金属矿滨海基岩的安全开采技术(英文)

三山岛金矿新立矿区是我国第一个滨海开采的金属矿山,要使生产能力在安全开采的前提下达到6kt/d,高强度开采势必扰动原岩地应力场,破坏矿岩的稳定性。通过矿岩、充填尾砂取样、试验及原岩地应力场的测定,建立任意点的应力—应变强度折减过程与莫尔-库仑准则条件下的安全系数法计算模型,计算出矿山在动态回采过程中矿岩的安全系数及其相对应的极限位移沉降量。通过为期3年的现场滨海开采实践及多点位移计岩移监测,结果表明:低沉降框架式上向分层充填法、采场结构参数、盘区回采顺序及安全系数法矿岩稳定性分析、现场实时监测为滨海基岩开采提供了技术支撑。

垮落法残采区上行综采技术条件判定理论及方法

针对垮落法残采区上方遗弃煤层综采问题,分析了现有上行开采可行性判定方法的不足,从层间岩层结构的角度,提出垮落法残采区上行综采存在层间岩层控制层的思想,并给出了控制层的具体判别方法。充分考虑上下煤层开采对控制层的影响,根据上行综采底板岩层不同区域受影响程度及其变形形态的不同,划分了上部煤层直接底板变形盆地中央区与四周区,并分别给出了中央区与四周区上行综采可行性的判定公式,形成了垮落法残采区上行综采可行性判定理论及方法。用本文提出的方法判定白家庄煤矿垮落法残采区6号煤层上行综采可行,经工业试验检验,矿压显现不明显,开采情况正常。

岩层微扰上向分层充填法在海底开采中的应用

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,国内仅龙口在海下采煤。三山岛矿区矿体位于海床下数十米至数百米范围内,是完全意义上的海底开采,充填法是首选的采矿方法。通过不同浓度不同灰砂比的充填尾砂胶结性能研究,确定充填浓度为70%左右时,胶结充填灰砂比为1∶8,胶结充填面灰砂比为1∶4,并采用岩层微扰上向水平分层充填法开采,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。

秩和比法耦合数值模拟优化采场结构参数研究

为了得到合理的采场结构参数,在地应力测量的基础上,利用FLAC3D对内蒙古获各琦铜矿CuⅠ矿体采用的上向水平分层充填采矿法采场在不同结构参数下的稳定性进行了研究,并分析了矿房围岩的应力与位移在不同结构参数(如矿柱宽、矿房宽、控顶高度)下的变化情况。结果显示:开挖矿房两帮出现最大位移和最大拉应力,顶板出现最大压应力。从安全角度出发,采用秩和比法对正交设计的9种方案模拟结果进行优选,从经济角度分析,得出获各琦铜矿采场最佳尺寸组合为矿柱宽10 m,矿房跨度10m,控顶高度7 m。