基于深孔延期爆破应力场的边孔距的研究

为解决地下矿房大直径深孔延期爆破导致矿房两侧充填体的破坏问题,需对延期爆破产生的应力场进行研究,以确定合理的边孔距与孔间延期时间。根据应力波传播和衰减规律,确定了产生复杂应力场的前后起爆孔距、延期时间和边孔距。基于矿山实际情况,根据波动学理论分析了两孔延期爆破产生的应力波在被爆岩体和充填体内的叠加,取得了两孔延期爆破的应力场函数解析式,结合Mises准则,确定了在相同孔间距、延期时间的情况下,不同边孔距离的情况下被爆岩体的崩落范围以及充填体的破坏范围。通过LS-DYNA数值模拟软件建立了6个数值模型,模拟不同方案下炸药起爆后,在被爆岩体和充填体内选取应力临界点进行分析,模拟结果表明:边孔距大于裂隙区范围时,不同边孔距对被爆岩体的崩落范围几乎无影响;适当的增大边孔距可以能够有效降低应力波对充填体造成的破坏。最后,对4组爆破参数进行了现场工业试验,得到了优化后的爆破参数为:同侧两孔间距2.0 m,前后起爆孔延期9 ms,边孔距1.8 m。

基于客观赋权物元分析的中深孔采场采空区稳定性研究

针对中深孔采矿采空区稳定性评价中随机性、动态性等问题,提出了一种基于改进熵权法与物元分析法的中深孔采场采空区稳定性评价方法。综合考虑了环境、地质及工程三个方面,选取了最大地应力等14个评价指标,利用改进熵权法对评价指标进行客观赋权,构建了客观赋权物元分析模型,制定了一套中深孔采场空区稳定性分级标准。以毛坪铅锌矿河西区H8矿体为研究对象,对沿矿体走向布置的中深孔采场采空区进行稳定性评价。采用数值模拟手段反演了中深孔采矿、充填过程,分析了中深孔采矿后采空区围岩的应力、塑性区以及位移结果,对比验证了中深孔采场采空区稳定性评价方法的可行性。结果表明,毛坪铅锌矿河西区H8矿体中深孔采场空区级别变量特征值为2.27,即B(较稳定)等级,结合现场设备能力及矿体形态,可进一步开展采场结构参数优化工业试验。该模型克服了评价指标权重分析主观性,结果准确,可指导中深孔采场结构参数选定及优化,保障中深孔采场安全高效回采,同时为类似地下矿山中深孔开采技术应用提供理论支撑。

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。

某铜矿浅孔留矿嗣后充填法采场结构参数优化

某铜矿经过多年开采,采场结构参数未及时改进,导致矿山生过程中存在安全性差、开采效率低等问题。为了保证矿山采空区安全稳定,合理提升生产效益,通过拓展Mathews稳定图法及数值模拟对采场结构参数进行优化。结果表明:利用拓展Mathews稳定图法确定采场顶板稳定性水力半径为4.4 m,采场边帮稳定性水力半径为10.0 m。结合位移、塑性区云图,在间柱宽度为10 m时,内部塑性区存在连通现象,不利于采场长期稳定,间柱宽度应在12 m以上。采场长度为40 m、边帮高度为40 m时,建议采场宽度为10 m,间柱宽度为12 m。

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。

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。

基于深孔微差爆破应力场的爆破参数优化

为克服矿房大直径深孔微差爆破存在的不足,根据波动学理论,依据柱状药包单孔爆破应力传播衰减规律,圈定了微差爆破前后起爆孔距和延期时间范围,进一步推导出两孔微差爆破的叠加应力场函数解析式。在此基础上,依据Mises准则反推得出孔网参数与延期时间计算公式。通过LS-DYNA模拟计算和现场工业试验,对比应力场分布情况和实际爆破效果,验证了理论分析的合理性。

红牛铜矿超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填法的研究与应用

根据红牛铜矿东部KT2、KT2-1矿段采用的超前切顶下向大直径深孔落矿阶段出矿嗣后充填采矿法采矿工艺特点,通过结合当期生产试验阶段的生产实际情况,对工艺的优缺点和采矿方法的应用以及现场实践应用情况分析,对矿山今后开采积累了大量有价值的经验。

采场等效孔模型及主应力旋转规律

针对采场侧方巷道非对称破坏现象严重、巷道周边主应力旋转规律不明确的问题,基于主应力方向旋转下的非等压圆孔塑性区边界方程和蝶形破坏理论,阐述了巷道周围主应力旋转与巷道非对称破坏之间的联系。建立采场等效孔的理论模型,研究了不同初始侧压系数下采场侧方主应力方向旋转的演化规律,以神东布尔台矿22205工作面为工程背景,通过理论分析与数值模拟,沿推进方向对采场的不同位置进行等效孔拟合,验证了采场等效孔模型的可靠性,为采场侧方主应力旋转角度的确定提供了一种新思路。研究结果表明:①当巷道处于蝶形风险区时,其周围主应力方向的旋转会引起蝶形塑性区的旋转,对巷道稳定性造成影响。提供了采场等效孔的理论模型可用于计算采场侧方主应力的旋转角度,数值模拟结果与理论计算吻合度较高。②采场前后一定范围内的侧方煤体中主应力方向会发生旋转,主应力的旋转角度由采场未开挖时周围的初始地应力与采场等效孔半径决定。当初始侧压系数大于1时,最大主应力由垂直方向逐渐旋转为水平方向,可以用主应力旋转45°隐性方程对采场侧方旋转45°的位置进行判定;当初始侧压系数小于1时,最大主应力由垂直方向先向水平方向旋转一定角度,随后会回转至垂直方向。采场等效孔半径表征采场的影响范围,半径越大则采场的影响范围越大。

断层影响下中深孔采场围岩不连续变形特征及稳定性评价

断层作为典型的不良地质结构对工程岩体的稳定性具有显著影响。以山东省某矿山典型倾斜中厚破碎矿体为背景,采用数值模拟手段,开展断层影响下中深孔采场围岩稳定性分析。针对该矿山断层、构造分布的多样性特征,选取断层倾角、断层厚度以及断层与中深孔采场的相对位置关系为影响因素进行计算分析。数值计算结果表明:由于断层的存在,在断层与中深孔采场之间的围岩变形量、围岩变形影响范围以及损伤破坏区范围均不同程度增大,同时断层表现出明显的阻隔效应,断层上盘围岩的位移、应力和损伤程度显著降低。随着矿体上盘断层倾角增加,采场围岩位移量、变形范围和损伤破坏区深度先减小后增大,当断层倾角为54°时,采场围岩破坏区范围最小,破坏区深度仅为0.05 m;随着矿体上盘断层厚度的增加,采场围岩位移量、变形范围以及损伤破坏区深度呈线性增长,当断层厚度为2.5 m时,其破坏区深度达到1.16 m。对比断层与中深孔采场相对位置关系对围岩稳定性的影响可知,当断层距离中深孔采场超过10 m时,断层不再对采场围岩稳定性产生影响。

黄金矿山缓倾斜中厚矿体双进路分段空场采矿法及其应用

针对某黄金矿山缓倾斜中厚矿体采用房柱采矿法开采过程中存在的生产能力低、工人劳动强度大、作业安全性差等问题,根据矿体的赋存条件,分析并确定了双进路分段空场采矿法配合遥控铲运机的开采工艺。现场工程应用结果表明:该工艺结合中深孔爆破技术,解决了该矿山缓倾斜中厚矿体的开采技术难题,生产能力较房柱采矿法开采提高了一倍以上,并成功解决了采场安全性差和采矿损失贫化大等问题,具有较好的经济效益和社会效益,可供同类型矿山参考借鉴。

下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法的优化研究

针对下向深孔阶段空场嗣后充填采矿法凿岩硐室工程量大、采准工程施工困难、空区顶板不规则、出矿不安全、充填接顶率低等问题进行优化研究。通过优化上部凿岩巷道的布置形式,克服了上部凿岩硐室工程量大,施工困难以及顶板不规则的问题;改进了下向深孔的布置形式,由下向平行孔改成下向扇形孔,提高了深孔凿岩效率,改善了空区顶板轮廓,提高了空区顶板的稳定性;通过采用遥控设备回收空区内的残矿,解决了出矿过程中的安全问题。优化后的采矿工艺顶板稳定性提高,回采作业安全,充填接顶率显著提高;采切比降低了8.09 m^(3)/kt,贫化率降低了7%,单个采场生产效率提高了200 t/d,可供类似矿山借鉴。

典型急倾斜薄矿脉浅孔回采工艺优化

浅孔留矿法适用于急倾斜薄至中厚矿体的回采,具有开采成本低、工艺简单等特点,但也存在安全风险高、人员长期在暴露顶板下作业等问题。珊瑚矿矿体属于典型的急倾斜薄矿体,在使用浅孔回采过程中,存在爆破块度大、采场结构参数不合理、顶板稳固性差等问题。通过理论分析、工程类比等方法及手段,优化采场结构参数、凿岩爆破工艺、支护工艺以及出矿设备,现场试验表明,优化后各项技术经济指标均得到较大的提升,为类似矿山提供良好的工程实践及理论基础。

中深孔落矿在石煤型钒矿难采矿段应用

石煤型钒矿含矿岩层矿石硬度小,节理发育,开采难度大,资源利用率低。通过采用中深孔落矿分段空场法采矿,回收了大量的矿柱、并对原有采矿方法无法回采的破碎矿段也进行了安全高效开采,对于石煤型钒矿石大规模开采积累了诸多的实验数据和科学依据,为以后矿山安全高效生产打下了良好的基础。

破碎矽卡岩深孔爆破关键参数优化

以河钢集团沙河中关铁矿为例,就接触交代矽卡岩型矿床采用的阶段空场嗣后充填采矿法中的大直径深孔凿岩侧向崩矿技术展开了研究,通过地质情况调研、基本理论计算、爆破试验模拟、现场转化研究等对穿孔爆破等关键参数进行优化,解决了分段多次爆破成井效果不佳、爆破块度不均匀等问题。采用微差爆破技术、间隔及不耦合装药技术、预裂爆破技术等可降低爆破作业对空区的扰动而引起的片帮冒顶的情况,对爆破边帮起到保护作用,同时降低爆破有害效应;运用数理统计原理检查大块率粉矿率,统计炸药单耗情况,采用耦合因素分析得到优化参数;采用三维空区扫描技术对孔网爆破效果检查,提高矿石回采率指标,通过技术论证和现场不断实践优化,建立了单独的深孔爆破技术体系,明显改善爆破效果,为该矿山解决技术隘口的同时可为其他类似地质条件矿山提供借鉴与参考。

分段空场嗣后充填采矿法在厂坝李家沟采区的应用

以厂坝铅锌矿李家沟采区为实例,详细介绍了分段空场嗣后充填采矿法安全高效环保开采工艺应用,包括采切工程布置、回采工艺、应用效果及在生产过程中需注意的问题。现场开采实践表明,该开采方法具有生产能力大、效率高、成本低、作业安全性高、地压活动得到有效控制等特点,实现了矿体开采的安全、高效、经济的技术目标。

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%。

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。

大范围隐患区下不规则残留矿体整体崩落回采技术

铜坑矿92号矿体位于大范围火区隐患区下,开采条件复杂。基于多层矿体开采顶板围岩崩落特性与规律,制定了残矿回采合理的顺序。采用束状孔大参数布孔,凿岩硐室布置成巷道的形式,采场高分层落矿和厚大尺寸揭顶崩落。工业试验生产能力2 237 t/d,贫化率13.5%,损失率9%。

赣州铀矿某群脉状铀矿床原地爆破浸出试验

介绍了赣州铀矿某群脉状铀矿床原地爆破浸出采铀工业性试验成果,着重叙述了上向扇形深孔爆破、采场矿堆浸出技术及进一步深入研究的关键性技术和方向。