急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采采场稳定性分析

基于珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采工艺,采用数值模拟方法分析了开采过程中采场的稳定性,探讨了采场长度、相邻采场开采时应控制的安全距离和回采顺序。结果表明:1)矿体采出后,采场上下盘围岩发生以水平向位移为主的相向位移,采空区上下两端与顶底板接触位置发生应力集中,采空区两侧围岩应力降低;2)采场长度对采场稳定性的影响较小,为提高单条采场生产能力,采场长度可由试验阶段的100 m增加到150~200 m;3)为减小相邻采场开采扰动,相邻采场开采时的安全距离应控制在4 m以上,局部地段围岩条件较差时还应适当加大;4)对于上下相邻采场,待采矿体位于已采采场的下盘围岩移动范围更有利于采场稳定性控制,建议采用从上向下的回采顺序。研究结果可为采矿工程实践提供一定的参数参考。

急倾斜薄矿体采场围岩及假底应力分布规律研究

急倾斜极薄矿脉是有色、黄金矿山常见的矿体形态,多采用人工假底的留矿法或削壁充填法回采,研究采动过程中围岩和人工假底的受力分布对于设计假底参数和安全开采具有重要意义。以某金矿削壁充填采场为工程背景,模拟研究了人工假底及围岩采动过程中应力变化规律。上、下盘围岩采动后最大主应力和最小主应力减小,回采区域顶板应力集中。假底中心处垂直压力最小,越靠近上、下盘边壁垂直压力增加,随着采高增加,假底各部位的垂直压力增加,最后呈收敛趋势。人工假底主要是剪应力破坏,假底破坏主要是上、下盘高水平应力未作用在同一轴线而产生的剪应力造成的。根据散体侧压力和采动应力变化规律,提出在采场内每隔10m利用混凝土铺底,增加人工假底中混凝土强度及垂直方向的配筋,提高假底抗剪强度,从而提高深部采场回采的安全性和人工假底的稳固性。

弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压研究

急倾斜特厚煤层受其特殊的地质、应力和开采技术条件影响,冲击地压防治方法与一般煤层存在较大差异。将理论推导、数值模拟、现场监测等方法相结合,研究了急倾斜特厚煤层的岩层弯曲和煤层能量积聚特征,提出了弱化浅层岩体防治急倾斜特厚煤层冲击地压的方法,得到了防冲关键参数,并进行了工程应用。研究结果表明,急倾斜特厚煤层岩层弯曲时内部岩体破裂释放能量是动载的主要来源,采空区两侧围岩转移、传递至煤层的水平集中应力是静载和能量积聚的主要来源;防治急倾斜特厚煤层冲击地压应弱化工作面浅层岩体的应力传递能力,来降低传递至工作面的动载扰动强度以及转移、传递至煤层的水平集中应力。基于此提出了通过浅孔爆破措施弱化急倾斜特厚煤层浅层岩体的防冲方法。现场工程应用表明,矿井补强浅孔爆破后,工作面微震事件总能量降低了42.38%、总数量增大了471.74%,说明工作面的能量释放由大能量剧烈释放逐渐转为小能量平缓释放,且未再发生过冲击显现,冲击地压危险得到有效控制。研究成果可为类似条件矿井防治冲击地压提供参考。

改流体技术用于中厚急倾斜矿体开采实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体现已在矿山中得到广泛应用,但仍普遍存在矿石损失贫化的问题,至今未得到根本解决。为实现资源与环境协调的绿色开采,以中厚急倾斜矿体开采为研究对象,基于料仓内改流体结构原理,提出了改流体放矿技术。考虑矿体倾角和厚度、分段高度因素的影响,设计了18组改流体放矿和常规截止品位放矿对比实验,研究了三因素对矿石损失贫化的影响。实验结果表明,不同厚度、不同倾角矿体开采中,改流体放矿技术矿石回收率均高于常规截止品位放矿回收率。在相同废石混入率条件下,改流体放矿矿石回收率为69.09%~82.9%,高于常规截止品位放矿12.66%~30.88%。当矿体倾角为60°~85°时,矿石回收率随矿体倾角的增大而提高;当矿体厚度为6~10 m时,改流体放矿技术矿石回收率高于常规截止品位放矿回收率;当分段高度为10~14 m时,矿石回收率随分段高度的增加而提高。同时,研究了改流体放矿技术机理,通过在采场中设置改流体结构和改变改流板的打开与关闭顺序,从而改变矿岩流动路径,可增大矿石流动范围和流动速率,控制矿岩接触,从而减少矿石损失和贫化。研究表明,改流体放矿技术优于常规截止品位放矿技术,有效改善了矿石损失贫化问题,为中厚急倾斜矿体开采时降低损失贫化提供了新的方法。

急倾斜极薄矿脉破碎软岩支护技术研究

针对某矿山采场片帮频发、超挖严重和采矿损失贫化较大等问题,结合极薄矿脉作业空间受限等问题,提出了采用锚杆+双筋条的支护技术,其实质是双筋条支护的时效性和柔韧性,在支护过程中使整排的锚杆群在托板作用下协同起作用,从而使可能冒落的关键块体处于稳定状态。该支护技术很好地解决了极薄矿脉支护难题,有利于提高采场安全性,并降低矿石贫化率,从而提高矿山的经济效益。

呼伦贝尔山金矿业有限公司急倾斜极薄矿体采矿方法研究

三河铅锌矿区矿体多属于急倾斜极薄矿体,原采用浅孔留矿采矿法开采存在采矿损失贫化大,采矿效率低等问题,根据矿区长远发展目标及绿色矿山建设要求,提出开展脉内上向分层及削壁充填联合采矿法试验研究。采场沿走向布置,由脉内巷道向矿脉下盘掘进出矿联络巷道,采准工程基本布置在脉内,不设间柱回采,减少了采矿损失率;且用尾砂进行部分充填,有利于地压控制。工业试验结果表明,脉内上向分层及削壁充填联合采矿法各项技术经济指标符合矿山要求,对于开采急倾斜极薄矿体具有良好的效果。

某高寒高海拔铜矿采矿方法优化与应用

某高寒高海拔铜矿属分群展布、大致平行产出的急倾斜薄至中厚矿体,自投产以来采用分段空场嗣后充填法以及浅孔留矿嗣后充填法进行开采,所设计方案上下盘围岩暴露面积大、对矿体形态变化适应性差、合采矿脉间的夹石无法剔除、采场布置和回采顺序的灵活性差、胶结充填成本高,难以满足矿山生产能力的要求。通过综合研究矿山开采技术条件及生产现状,确定采用机械化盘区上向进路充填法开采,并使用大型无轨设备进行采掘作业。经对比,优化后的开采方案生产能力、回采率、机械化程度均得到了提高,采场安全性得到加强,采矿工艺对矿体的适应性增强,贫化率大幅度降低,并极大地减少了胶结充填的比例。主要经济技术指标为盘区生产能力提高6.16%,综合回采率提高13.78%,综合贫化率降低72.91%。

低价值极厚大矿体采矿方法的优化及应用

浙江省某硅灰石矿开采矿种为方解石、硅灰石,矿体总体为缓倾斜极厚,矿岩稳固。目前矿山采用的房柱采矿法存在采切工程量大,采矿成本相对较高,安全性一般,贫化率高等问题,为此采用一房一柱、上下两层布置、浅孔落矿的方式,从矿块参数设计、采切工程布置、回采工序简化、矿房空区地压管理等方面进行优化,使得开采此类低价值、缓倾斜极厚矿体变得更加安全、经济、高效,从而极大提高了回采作业安全条件,降低了采切工程量和采切成本,控制了矿石贫化率,为后续低价值、缓倾斜极厚矿体的开采提供了一定的借鉴。

中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°~70°及矿体厚度6~10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明:利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%~25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%~25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示:矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。

急倾斜中厚-厚大矿体空场嗣后充填采矿方案优选研究

乌兰矿目前采用分段凿岩阶段矿房法,面临采空区安全、地表沉降破坏、技术经济指标差等问题。针对945m水平以下开展充填采矿方法的综合比较和优选,当矿体厚度>15m时,采场垂直矿体走向布置,优先采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,以两步骤中深孔空场嗣后充填采矿法作为补充;当矿体厚度≤15m时,采场沿矿体走向布置,根据品位高低分别采用两步骤中深孔空场嗣后充填采矿法和间柱式中深孔空场嗣后充填采矿法。

高阶段大直径深孔嗣后充填采矿法在某铁矿的应用研究

针对某急倾斜厚大铁矿体的开采现状,开展采矿方法研究。在查阅国内外类似矿体开采现状的基础上,提出了几种可行的采矿方法。综合分析各采矿方法的安全、高效、经济等主要指标,认为采用高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术能够满足矿山大规模开采要求,可以实现急倾斜厚大矿体的低成本高效开采。同时对国内外其他类似矿体开采起到借鉴意义。

梁花阱铜矿急倾斜中厚矿体开采工艺研究

梁花阱铜矿V号矿体属急倾斜中厚矿体,原采用分段凿岩阶段矿房法开采,上盘围岩局部不稳固发生坍塌,废石混入造成出矿品位达不到入选要求。针对原采矿方案存在问题,设计了切顶锚杆护顶中深孔留矿法采矿方案,将矿体沿厚度方向分为2层同时自下而上推进开采,靠上盘分层超前靠下盘分层一定距离,在靠上盘分层开采面下方的工作面中完成凿岩、爆破、护顶等作业。该采矿方案在矿山进行了采矿实验并取得成功,同原采矿方案比较,其千吨采切比减少了0.84m/kt,综合回收率提高了3.2%,采矿工效提高了3.3t(/工班),生产能力提升了80t/d,大块率下降了4.9%,采矿直接成本下降了1.8元/t。该采矿方案对类似开采条件的矿山具有应用与推广价值。

杨广寨急倾斜薄矿体近地表三角采场开采方法改进

急倾斜薄矿体露头附近开采时,常形成三角形不规则采场,采用普通浅孔留矿法回采存在一系列技术问题。针对杨广寨铅锌矿的具体情况,对采矿方案进行了优化,提出了矿房联络道通达地表的采准布置方案,并在矿山进行了采矿实验。结果表明,该采矿方法可减少大量采准工程,提高回收率及回采效率,降低采矿成本,具有较高的应用价值与经济效益。

中深孔嗣后废石充填采矿法在急倾斜薄矿脉开采中的试验应用

急倾斜薄矿脉在中国金属和非金属矿山较为常见。传统浅孔留矿采矿法具有生产效率低、安全性差等劣势。以青海山金矿业有限公司果洛龙洼矿区为工程背景,提出采用中深孔嗣后废石充填采矿法回采急倾斜薄矿体。选取Ⅱ-3840-4957,Ⅱ-3880-6165和Ⅱ-3880-5258 3个采场开展工业试验,试验采场矿石贫化率平均为44.67%,采矿损失率平均为5.67%,试验采场经济技术指标较好。因此,该开采工艺对于回采急倾斜薄矿体具有广阔的应用前景,值得推广。

基于数值模拟的高峰矿深部采场结构参数优化研究

高峰矿深部倾斜中厚矿段拟采用上向水平分层充填无间柱连续回采,为确定合理的采场结构参数,有效控制深部地压灾害的发生,本文采用正交数值试验,选取矿块长度、分层高度、人工矿柱宽度和超前回采分层数4个因素3个水平的正交试验方法进行相关数值计算,研究各参数对采场顶板稳定的影响。试验结果表明,分层高度是影响采场顶板压力集中和塑性破坏最重要的参数,其他参数也是影响采场稳定的重要参数,也应作为回采设计重要依据之一。

急倾斜厚大矿体矿房阶段爆破技术

针对司家营南区大规模落矿的安全性问题,提出阶段凿岩侧向爆破方案.该方案包括利用上向扇形炮孔爆破形成堑沟,下向垂直深孔爆破侧向崩矿,具有工程量小、机械化程度高、管理简单等优点.利用FLAC3D研究阶段爆破技术,对塑性区、监测点振速和应力场的动态模拟计算验证了大规模爆破起爆顺序的合理性和减震性,以及爆破对围岩或充填体的非破坏性.同时,研究VCR法开掘切割天井技术,采取中心与交错正菱形布设炮孔,孔间分5段起爆,保证了阶段爆破自由空间的形成.

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1000万t/a超大规模地下开采为工程背景,利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径,并基于“隔三采一”的开采方案,采用FLAC^(3D)软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟,从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明,当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时,采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明:二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时,采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加,底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致,确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m,一步骤矿房宽15 m,二步骤矿柱宽18 m,采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。

基于未确知测度理论的大柳行金矿采矿方法优选

针对大柳行金矿8-1号急倾斜极薄矿体开采难度大、回采效率低、作业安全性差的难题,使用传统的工程类比法、理论分析法优选采矿方法时,诸多定性指标难以准确评价。基于未确知测度理论初选出上向水平分层干式充填采矿法等5种适合大柳行金矿矿体的采矿方法,通过确定科学合理的评价指标体系,采用采场生产能力等6种定量指标与机械化程度等3种定性指标并重的方式,优选出上向水平分层干式充填采矿法作为指导该矿实际生产的采矿方法。经生产实践证明,由未确知测度理论优选出的上向水平分层干式充填采矿法能够很好地适应大柳行金矿的实际情况,并取得了良好的应用效果。

“锚杆护顶浅孔+中深孔留矿”法在高井槽铁矿的应用

针对高井槽铁矿原采矿方法顶板维护难题,提出了锚杆护顶浅孔+中深孔留矿法采矿方案,将矿体分为两层,上层用浅孔爆破回采,下层用平行中深孔落矿,上、下两层同时自下而上推进,利用锚杆对局部不稳固顶板进行加固。该采矿方案在矿山进行了采矿实验并取得成功,相对原开采方案,新方案千吨采切比减少了2.42 m·kt^(-1),综合回收率提高了5.2%,采矿工效提高了2.3 t·工^(-1)·班^(-1),生产能力提升了120 t·d^(-1),大块率下降了4.3%,采矿直接成本下降了5.6元·t^(-1),该采矿方案具有较好的应用推广价值。

近直立特厚两煤层同采冲击地压机理及防治

针对急倾斜特厚煤层特殊的赋存条件和开采技术条件,基于区域构造应力特征和地应力实测结果,建立了急倾斜特厚煤层水平分段开采两侧采空岩柱的外伸梁力学模型,分析得到了近直立特厚水平分段两煤层同采条件下两侧采空岩柱对煤体的"撬杆效应"构成了冲击地压的力源并获得其表达式,提出了由于该力源作用在煤体上产生的应力随时间的变化率达到或超过煤体的动态破坏应力指数而发生冲击地压的致灾机理。数值模拟结果和现场微震统计结果表明,主要受水平构造应力影响下的两侧采空岩柱在开采水平以下出现了应力集中和能量集中区域。据此提出了在开采水平超前工作面定期通过爆破和高压注水降低岩柱应力集中程度进行冲击地压解危,效果检验表明防治效果显著。