分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

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。

矿山充填体内预构巷道工艺方法研究

目的:为解决阶段空场嗣后充填采矿法中二步骤矿柱采场开采面临充填体内开挖巷道支护量大、效率低、成本高的问题,实现二步骤矿柱采场出矿巷道快速成型。方法:本文针对国内某铁矿开展了充填体内预构巷道的工艺方法研究,采用调研、理论分析和试验的方法,分析预构载体在采场内的受力,进行预构载体的材料调研,选择橡胶充气芯模作为预构载体,结合矿山井下开采条件对橡胶充气芯模进行改造,设计了预构载体的布置方案,并开展了工业试验。结果:结果表明:采用橡胶充气芯模作为预构载体,一次充填高度不易超过2 m,以避免橡胶充气芯模受到破坏。预构载体的尺寸确定需综合考虑巷道断面参数和预构载体的运输、安装等因素。与钻爆法在充填体内开挖巷道相比,采用橡胶充气芯模预构巷道可将施工效率提高近5倍,施工成本降低44%,并避免了钻爆法对充填体的破坏,降低了支护成本。意义:本文提出利用橡胶充气芯模作为预构载体,在一步骤采场充填前放置在预形成巷道处,待充填体凝固后收缩橡胶芯模而形成巷道,研究成果对国内类似矿山具有借鉴意义。

红岭铅锌矿采场结构参数优化研究

为确定红岭铅锌矿分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法的合理采场结构参数,采用数值模拟的方式对顶板厚度分别为3 m、5 m、7 m和10 m,采场长度分别为20 m、30 m、40 m和60 m的16种工况进行了研究,对比了顶板厚度为3 m情况下各工况的应力、位移和塑性区分布。结果表明:红岭铅锌矿分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法采场顶板厚度3 m,采场长度35 m时,采场稳定性较好。

某矿山地下开采对地表建(构)筑物的安全影响

为科学预测矿山地下开采对村庄、民房等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成建(构)筑物的破坏,根据矿山地质和设计资料,利用地表岩移变形理论对主要矿体的地表最大下沉值、影响半径、地表最大倾斜率、地表最大曲率和地表最大水平变形值进行计算,确定理论上的保护等级;采用Flac 3D数值模拟软件对矿山的开采过程进行模拟,分析和总结了地表沉降值及地表变形的变化规律。通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜率、曲率和水平变形值分别为0.063 mm/m、1.6×10^(-6) m^(-1)、3.7 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值,且地表变形值与所设置地表监测点的位移数据相符。研究结果表明,在按照设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和安全生产提供了理论依据。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

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。

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。

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。

某地下矿山上下矿体同时开采的安全性协调

针对国内某地下金属矿山,通过确定开采范围及对象、开采技术条件分析、采矿方法选择、矿块布置、矿块生产能力分析及矿块生产搭配协调,来保障上下主矿体采用空场法同时开采的安全性。该文的研究对于地下矿山上下矿体采用空场法同时开采时,上下采区安全关系的协调具有一定的指导作用。

基于正交设计试验方案的云南某铜矿采场结构参数优化研究

采场结构参数的优化选择对采矿的安全生产和经济效益有着重要意义。以云南香格里拉某铜矿为背景,结合矿山采用的分段空场嗣后充填采矿法,根据矿山岩体力学参数、充填体力学参数以及采场的布置特征,运用FLAC3D软件建立采场模型,通过正交设计试验设计了16种不同的采场结构参数方案,对所有采场方案进行稳定性分析,并用建立FAHP-CRITIC法组合赋权的综合评价模型进行优选,得到最优采场结构参数尺寸及最佳充填配比。方案在矿山各中段推广使用,为类似矿山的采场试验提供了良好的示范。

深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制

基于阶段空场嗣后充填采矿法采场围岩稳定性控制难题,以某矿山深部急倾斜厚大矿体的赋存条件为背景,从改变采场几何形态和结构参数角度出发,提出将阶段采场顶部改变为拱形结构,开展拱形结构阶段空场嗣后充填采矿法围岩稳定性研究。从采场拱形形态及阶段采场跨高比入手,分析2个因素对采场稳定性影响。研究结果表明:采场拱形形态的设置和跨高比的优化可以提升采场整体稳定性。通过建立阶段采场拱形结构力学承载模型,进行采场拱形形态及跨高比因素的影响权重分析。跨高比对采场综合稳定性的影响最大,影响权重为66.41%,采场拱形形态对采场的边墙稳定性影响显著,影响权重为94.83%。综合围岩位移、裂纹演化规律及围岩开裂区等效深度等指标计算结果,确定最优采场结构参数为:采场高50 m、跨度20 m、采场形态特征角55°。

基于启发式遗传算法的地下采场作业计划优化模型

针对地下矿山空间受限、设备资源有限以及生产任务重的特点,从相邻工序时间间隔最短及生产总时间最短的角度,构建了预控顶中深孔分段空场嗣后充填采矿法的生产计划优化模型,并采用启发式算法加速的遗传算法求解该模型。以赞比亚某铜矿的实际数据为例,对启发式遗传算法和普通遗传算法求出的染色体适应度进行比较分析。结果表明:相比普通遗传算法启发式遗传算法的求解收敛速度更快,经优化后矿山设备平均利用率为64.8%,平均出矿量为3631.19 t/d,既能满足开采需求,又能有效缩短作业时间间隔,保证作业安全要求。该算法能够快速有效地解决井下多设备协调问题。

基于Flac^(3D)的某矿山开采方案优选及应用

为保证某矿山安全、高效开采,根据该矿山矿体开采技术条件及矿岩物理力学性质,应用Flac^(3D)软件分别对4种开采方案不同采场结构参数进行数值模拟分析,结果表明:开采1235 m标高以上矿体时,采用采场矿房长40 m,矿房间留2 m连续间柱,顶、底柱2 m的采场结构参数效果最优;开采1235 m标高以下矿体时,采用充填采矿法最优;符合矿山“安全、高效、低成本、低贫损”的开采理念。研究成果可为该矿山的安全生产提供理论性指导。

两步骤分段空场嗣后充填法在落凼矿应用研究

落凼矿原使用的留设矿柱的分段空场嗣后充填采矿法存在损失率偏大的问题。针对该问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法,以降低落凼矿的采矿损失率,并根据矿体的倾角不同提出两种不同的底部结构布置方式,以降低采场的贫损指标和采切工程量。结果表明:与原有采矿方法相比,该采矿方法经济技术指标占优,安全可靠,大大降低了采矿损失率,提高了回采率,大大提高了落凼矿的经济效益,可在落凼矿推广使用。

下向水平分层进路胶结充填采矿法在毛坪铅锌矿的应用

由于毛坪铅锌矿矿区整合后矿区面积和生产规模扩大,基于矿床开采技术条件,确定了毛坪铅锌矿最新地下采矿方案,围绕矩形、六边形两种形状采场的采准工程布置、回采工艺、充填等工序,介绍了下向水平分层进路胶结充填采矿法在毛坪铅锌矿的实际应用情况。设计每间隔60 m划分为一个盘区,中段段高为60 m,每12 m设置一个分段;采用YT-28凿岩机凿岩,人工遥控多模式驾驶铲运机出矿,进路采空区分层充填,其打底层充填体灰砂比1∶4,28 d单轴抗压强度要求4.5 MPa以上。生产实践表明,毛坪铅锌矿采用下向水平进路胶结充填采矿法进行回采,矩形进路采场生产能力150~200 t/d,六边形进路采场生产能力360 t/d。在相当充填体顶板保护下,六边形进路相较于矩形进路其断面更大,回采效率更高。

低品位倾斜中厚矿体充填采矿法优选

某铅锌矿原采用分段凿岩阶段空场采矿法开采,存在采矿损失大、遗留采空区隐患等问题。针对该矿山倾斜中厚矿体,开展了充填采矿法优化研究工作。根据实际开采技术条件,推荐采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采该矿山倾斜中厚矿体。采矿方法设计采场生产能力为450 t/d,采矿损失率22%,矿石贫化率13%,采矿直接成本为39.18元/t,充填成本为12.65元/t。研究成果对同类型矿体的采矿方法选择具有一定的参考和借鉴意义。

基于Mathews稳定性图解法的某矿山空场采矿法优化

根据某矿山的工程地质条件,结合现有采矿方法,通过Mathews稳定性图解法,得出了稳定状态和崩落状态下的采场长度、极限宽度、暴露面积,从而进行采矿方法结构优化,初步确定了采场结构参数;采用Flac 3D软件对优化后的采矿方法进行数值模拟,对优化的采场结构参数进行了验证。现场工程应用表明:采用优化后的采矿方法,采矿损失率由24.72%降低至17.30%,矿石贫化率由16.91%降低至12.25%,生产能力由400 t/d提高至420 t/d,效果显著,可在同类型矿山中推广应用。

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。

基于均匀实验的萨热克铜矿嗣后充填参数数值模拟研究

为确保萨热克铜矿分段空场嗣后充填采矿法采场稳定性,确定合适的采场结构及充填工艺参数,基于均匀实验设计方法,采用FLAC^(3D)软件分别模拟了矿房顶底部充填高度,顶底部水灰比强度和中间层水灰比强度三个因素开采效果的影响,得到顶板位移、底板位移与顶底板充填高度、顶底板水灰比、中间充填层水灰比关系式。结果表明,顶底板充填高度越大,水灰比越大则顶板位移越小,即充填效果越好。推荐矿山采用灰砂比为1∶6充填料对采场进行嗣后充填,可有效控制采场围岩变形,确保采场稳定。