Numerical Simulation of Independent Advance of Ore Breaking in the Non-pillar Sublevel Caving Method

The mechanism of stress generation and propagation by detonation loading in five separate independent advance of ore breaking patterns is discussed in the paper. An elastic numerical model was developed using AN- SYS/LS-DYNA 3D Nonlinear Dynamic Finite Element Software. In this package ANSYS is the preprocessor and LS-DYNA is the postprocessor. Numerical models in the paper to actual were l：10 and the element mesh was dissected in scanning mode utilizing the symmetry characteristics of the numerical model. Five different advance rates were studied. Parameters, such as the time required to maximum stress, the action time of the available stress, the maximum velocity of the nodes, the stress penetration time, the magnitude of the stress peak and the time duration for high stress were numerically simulated. The 2.2 m advance appeared optimum from an analysis of the simulation results. The results from numerical simulation have been validated by tests with physical models.

有限回采空间内贫矿资源无底柱分段崩落法低贫损开采方案研究

做好无底柱分段崩落法的贫损控制对于矿山经济效益及环境保护具有重要意义,但当矿床开采条件复杂、矿石品位较低时,矿石贫损控制难度将会大幅增加,在此条件下如何做好矿石贫损控制一直是崩落法开采方向的重要关注点。金川龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场仅可布置4个分段,回采空间十分有限,不利于矿石的贫损控制,加之西二采区矿石品位较低但经济价值较高,因此在开采过程中需要严格控制矿石贫损。针对西二采区的复杂开采条件及贫损控制需求,提出了一种“首采分段总量控制出矿、中间分段低贫化出矿、最末分段低贫化出矿+辅助进路回收残留矿石”的组合式低贫损回采方案。以西二采区为工程背景,设计并制作了一种高仿真度的物理放矿模型并对该方案展开了试验研究。结果表明:即便是在暂时不考虑回收最末分段残留矿石的情况下,该方案可使西二采区崩落法采场的矿石回收率达到75.6%,而废石混入率仅为6.0%,在确保矿石回收率的基础上显著降低了矿石贫化。该方案在现场应用后,实际的矿石回收指标与试验结果基本接近,表明该方案在西二采区有限回采空间内实现了贫矿资源低成本、高质量回收的总体目标。

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。

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。

龙岩市非煤矿山顶板事故分析与管理措施

顶板事故在非煤地下矿山事故中占比最多,顶板管理是非煤地下矿山安全管理的重点和难点。统计分析龙岩市2008—2023年共15a的顶板事故情况,总结非煤矿山顶板事故的特点。研究得出,矿井爆破工艺技术水平低及在大暴露空间下进行作业是顶板事故原因。提出改善措施,将中深孔爆破分段崩落采矿法代替空场法,但受到矿石价格影响,该方法成本高,当前可行性低;通过推广应用凿岩台车、撬毛台车等机械工具,严格控制井下采掘作业空间宽度和高度等措施,加强顶板管理,努力实现顶板零事故。

复杂开采条件下低品位镍矿安全高效回采方案研究

在龙首矿西二采区上部中段采矿方法由胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,矿山面临着覆盖层形成及矿石损失贫化控制等一系列技术难题。首先提出了大体积胶结充填体诱导冒落覆盖层形成方案,分析得出胶结充填体具有较好的可冒性;然后对胶结充填体破碎后的块度分布规律进行了研究,结果表明胶结充填体在破碎过程中不会产生大量粉状物,因此不会造成矿石提前贫化;最后针对崩落法采场仅有的4个回采分段提出一种组合式放矿方案,并对该方案在矿石贫损控制方面的有效性进行了试验验证。将各项研究成果应用于现场生产实践,成功诱导顶板胶结充填体冒落形成覆盖层,在获得良好矿石贫损指标的基础上,使采场产能提升30%,采矿成本降低28%,在复杂开采条件下实现了低品位矿石的安全高效、低贫损及低成本开采。

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。

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。

矿区区域性水平移动及其对竖井的影响

在小官庄铁矿,尽管矿山主、副井井塔楼处于传统的"移动角"之外,但观测资料表明,塔楼虽然远离开采边界,却仍然受到移动变形的影响。鉴于此,分析了区域性水平移动及其对矿山竖井变形的影响,认为区域性水平移动对竖井的影响不仅与保护矿柱的大小有关,而且还与采区工程地质条件及岩层物理力学性质、水平应力场状况、采矿方法及水文地质条件等因素有关。

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。

浅埋综放L工作面开采方法及其矿压实测研究

根据路天煤矿16#煤层的具体条件,提出并成功实践L形巷道布置的开采方法。通过现场实测分析,研究L工作面浅埋综放开采时顶煤和顶板的垮落特征、支架的工作阻力、地表塌陷规律及填埋碾压技术等,分析L工作面顶板破裂扩展及分块垮落顺序,建立浅埋综放开采的拱–台阶岩梁组合力学模型,揭示浅埋综放的覆岩移动规律及破煤机制,并给出维护顶板稳定的支架阻力计算公式。研究结果表明:(1)L工作面开采方法是一种高效、安全、高回收率的采煤方法,采露头煤或者露天转井工开采时可以借鉴;(2)在合适的煤层条件下,浅埋深放顶煤开采在技术上是可行的;(3)周期来压步距随覆盖层厚度的增加呈增大的趋势;(4)工作面中部周期来压显现明显;(5)地表变形垮落可分为4个阶段,填埋碾压应分2个阶段进行;(6)为提高端面顶板和煤壁的稳定性,应提高支架初撑力。研究结果对类似条件下的开采方法及矿压规律研究具有积极的指导意义。

基于混合整数规划法的采场回采顺序优化分析

针对地下矿山传统编制生产计划时存在的随意性大、效率低、不能编制出最优生产计划的弊端,提出运用混合整数规划法解决采场回采顺序优化问题的方法。对无底柱分段崩落法的采场回采顺序进行科学系统的分析,以计划周期内贴现值最大化为目标函数,综合考虑逻辑、设备数量、空间顺序等约束条件,构建采场回采顺序优化的混合整数规划模型;在MATLAB环境下采用YALMIP编写模型语言并调用CPLEX求解器进行求解,进而得到采场回采顺序的最优布置方案。结果表明:此方法科学可行,克服传统手工方法编制生产计划的弊端,实现资源合理高效开采,对指导矿山的实际生产有重要的意义。

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。

程潮铁矿西区采矿方法选择的经济评价

针对程潮铁矿西区深部开采方案的评选,采用净现值法、动态投资回收期法等对沿用目前的无底柱分段崩落采矿法和采用新的充填采矿法进行了经济评估。经评估,发现在建设期内,沿用目前的采矿方法需5 a多的时间才能收回初期的投入资金;而采用后一种采矿方法,仅用不到4 a时间就可以收回初期的投入,将给企业和社会带来更好的经济效益。

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 。

综放面地表变形预计参数综合分析及应用研究

为了给兖州矿区综放面地表移动变形预计提供更加科学的依据,在实测资料基础上,通过理论研究和数理分析:(1)获得下沉系数与采宽/基岩厚的关系式,并获得水平移动系数、主要影响角正切、拐点偏移距系数与宽深比之间的系列关系式;(2)指出当开采宽度增加到一定程度(采宽/基岩厚=1.0左右)后,地表下沉系数增加明显;(3)随着宽深比的增大,水平移动系数的变化是一个先减小、后增大的过程,当宽深比0.5左右时,水平移动系数最小;(4)获得适合兖州矿区的综放面边界上方预计下沉值的修正公式。

无切井扇形深孔爆破自拉槽新方法

切割拉槽是无底柱分段崩落法重要的采矿工艺之一,拉槽质量好坏严重影响爆破回采效果,但矿体软破的采场由于施工安全条件差,切割拉槽困难而质量不易保证,所论述的无切井扇形深孔爆破自拉槽法是一种安全、简便、可靠的切割方法,具有广泛的推广应用价值。

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。

采矿动压对采场巷道稳定性影响的研究

用无底柱分段崩落法开采处于不良工程地质(破碎、高地压)条件下的矿体时,采场巷道稳定性一直是制约生产发展的重大技术难题。在影响采场巷道稳定性的诸多因素中,除工程地质因素外,采矿动压也是一个非常重要的因素。以程潮铁矿为工程背景,采用现场应力应变监测和数值模拟等研究方法,分析了矿体退采、爆破震动和下盘围岩空间形态等采矿动压因素对无底柱分段崩落法下盘地压的影响,弄清了采场巷道地压规律、影响范围和峰值出现的位置。提出了采场巷道避免采矿动压影响的措施:改变和避开应力集中区、预加强支护和减少分段最大药量等,同时,对采准设计给出了一些建设性的意见。多年的实践表明,合理布置采准巷道,巷道能服务到本水平开采结束。

大北山铁矿分区开采方法研究

大北山铁矿现用浅孔留矿法采矿,存在着效率低、安全条件差、矿柱损失大等问题,不能满足安全高效开采要求。此外,部分工业设施与生活区、尾矿库、县级道路等,位于矿体水平投影范围之内。但浅孔留矿法不具备保护地表不被破坏的功能。根据临界散体柱理论和现场调查结果,确定出保护区间,并将矿体分为东南区、中央区及西北区协同开采。中央区采用分段诱导冒落法,最大化提升采矿效率,减小矿石积压。东南区和西北区采用上向分层干式充填法,保障了地表建筑物安全并限制了地表移动范围的增大。根据现场调查和平衡拱应力分析得出中央区采场的上盘诱导冒落工程长度,为类似矿山开采方案提供了参考依据。