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。

急倾斜薄矿脉中深孔爆破围岩夹制作用机理及定量表征方法

以甘肃某金矿急倾斜薄矿脉为工程背景,针对急倾斜薄矿脉中深孔爆破围岩夹制作用大,矿石贫损大的问题,采用现场调查、PMMA(有机玻璃)爆破模型试验与数值模拟相结合的方法,深入探究了薄矿脉爆破围岩夹制作用机理,提出并建立了围岩夹制作用的定量表征方法。开展PMMA爆破模型试验,分析了薄矿脉不同采幅条件下的爆生裂纹分布规律,结果表明:薄矿脉采幅减小,降低了炮孔周围爆破粉碎区以及破裂区的半径,抑制了爆破裂纹的发育。开展了不同薄矿脉采幅条件下的爆破数值模拟,结果表明:薄矿脉采幅减小,爆破自由面处反射叠加的爆破能量减小,爆破破岩的体积也相应减小,更多的爆破能量以动能的形式散逸不能有效破岩。基于爆破能量分析结果,提出了薄矿脉爆破夹制系数的定量表征方法,即采用半无限工况和窄幅工况下爆破自由面中心点处的总能量峰值之比来定义夹制系数,并用该指标来表征夹制作用的大小,进而通过采幅宽度和岩体力学参数建立了爆破夹制系数预测模型,为急倾斜薄矿脉中深孔爆破参数的优化设计提供了理论依据和技术支持。

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。

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。

急倾斜薄矿脉中深孔落矿爆破参数优化

依托金厂沟梁金矿中深孔落矿工业实验,开展急倾斜薄矿脉中深孔落矿爆破参数优化研究。基于非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA开展多种方案的数值模拟,分析了不同爆破参数下窄矿脉爆破应力场分布特征和窄矿脉爆破夹制作用下爆破裂隙区域的形成过程。计算结果表明,抵抗线在0.8~1.2m范围内,相同孔距下自由面中心位置有效应力峰值随着抵抗线增大呈现衰减趋势;孔距在0.9~1.6 m范围内,相同抵抗线应力峰值随孔距增大而增大,孔距增大的同时,上下盘围岩损失程度也随之增大。选择孔网面积作为衡量依据,随炮孔密集系数增大,有效应力增量减缓,密集系数超过1.5后,矿石损失贫化加剧。综合各方案模拟结果,1.0m×1.4m为最优的爆破参数。将优化结果用于现场实验,爆破后采用三维激光扫描系统进行评估,实测爆区体积为设计体积的91.8%,爆破并未导致矿体上下盘围岩垮落,爆破效果良好。

基于协同开采理念的急倾斜薄矿脉群集群连续化回采工艺研究

急倾斜薄矿脉群开采多采用浅孔留矿法,该方法开采存在产量小、效率低,劳动强度大等不足。基于协同开采理念,对已有的薄矿脉开采方法进行了分析,设计了一种新型的集群连续化回采方法,即深孔分段空场上向嗣后充填连续采矿法。该方法将阶段划分为分段,分段内划分矿房,矿房内不留间柱和底柱,一步骤回采,随后进行充填,回采与充填间隔进行,同一个阶段内的矿房连续回采,再无后续作业。针对青海省某金矿6条矿脉(M5、M6、M7、M8、M9、M10),提出了间隔台阶式连续回采顺序,并对该回采顺序进行了数值模拟分析。结果表明:最大位移约为16.8 mm,最大主应力为0.076 7 MPa,实际塑性区范围为2~5 m,可达到安全规范要求。矿山实践表明:该采矿法贫化率为9.51%,损失率约为7.98%,采场生产能力为96 t/d,中段生产能力为576 t/d,与该类型矿床开采常用的浅孔留矿法相比(贫化率13.57%,损失率15.61%,单个矿房生产能力62 t/d),能有效提高矿山机械化连续开采水平,提升矿山生产能力和回采效率,有效确保多矿脉同时回采时的安全有序。

急倾斜薄矿脉中深孔落矿崩矿步距实验研究

以金厂沟梁金矿18#薄矿脉为工程依托,以实验室相似材料实验为手段,开展倾斜边壁约束条件下端部放矿实验研究.约束边壁条件下,测得12,14 m段高时沿进路方向放矿椭球体宽度分别为1.7和2.1 m,流轴角为4°,向下盘倾斜.确定步距仿真实验范围为1,2,3 m.通过步距仿真实验,以回贫差指标最大为判据,得到12和14 m段高下,步距为1 m时方案最优.利用三维激光扫描系统CMS对1 m步距下的工业实验区域进行扫描,探测结果表明:爆破后矿岩散体基本全部放出,实验区域下盘局部出现少量欠挖,上盘围岩基本完整,整体爆破效果良好.

急倾斜薄矿脉崩落法开采及崩落散体的承载机理

以金厂沟梁金矿为工程依托,利用崩落矿岩散体的承载机理,提出了急倾斜薄矿脉破碎矿体崩落法开采方案.运用数值计算手段,研究崩落矿岩散体的承载机制,分析分段高度对崩落矿岩散体承载效果的影响.计算结果表明:与空场法开采相比,崩落法开采有效改善了采场围岩的稳定性,围岩塑性区体积减小了58.4%.随着分段高度的增大,崩落矿岩散体对围岩的支撑作用相应减弱,但影响较小.研究结果表明,采用崩落法回采急倾斜薄矿脉破碎矿体是合理的、可行的,同时也为该类矿体的回采提供了新的思路.

混凝土垫层削壁充填法在急倾斜极薄矿脉中的应用

针对二道沟金矿急倾斜极薄矿脉开采存在的问题,提出了混凝土垫层削壁充填采矿法。通过调整采切结构,改变铺垫方式,提高机械化水平,采用"两掏一削"回采方式等综合技术措施,成功解决了急倾斜极薄矿脉开采技术难题。混凝土垫层削壁充填法具有生产能力高、损失贫化低、劳动生产率低、作业安全性高的特点,对开采急倾斜极薄矿脉具有较好的适应性,尤其对防治地压灾害具有显著的优越性,可为类似条件矿山提供参考经验。

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。

急倾斜特厚煤层开采的动力灾害防治技术研究

乌东矿南采区两组急倾斜煤层同时开采,矿压显现强烈,建立了急倾斜煤层顶板垮落力学模型,利用FLAC3D软件对煤层开采过程围岩应力进行数值模拟。研究结果表明南采区由于煤层倾角近乎直立,两侧采空后的顶板岩柱长时间处于悬预状态,悬顶过长以至造成能量大量积聚。针对悬顶岩柱采用了预裂爆破和高压注水联合处理方法,降低了顶板岩柱的应力集中。

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。

柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体采矿方法选择与应用

急倾斜薄矿体是金矿资源中一种常见矿体,如何安全、高效、低贫损开采是目前黄金矿山普遍存在的难题。通过多种采矿方案对比,确定了脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法作为柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体的最佳开采方案,并在温家地矿区4130521采场开展了工业试验。试验1年内共采出矿石量9250 t,采矿损失率降至3.8%,矿石贫化率降至5.3%,对比早期矿山采用的浅孔留矿采矿法开采新增收益68.19元/t,经济效益显著。该采矿方法可在柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体开采中全面推广应用。

断裂构造带内急倾斜薄矿脉安全高效充填采矿方法研究

通过对矿山的地质条件、开采技术条件分析,保有储量计算,以及采矿方法对比,优选了机械化上向水平分层充填采矿法、普通上向水平分层充填采矿法、留矿嗣后充填采矿法和削壁充填采矿法等方案,并完成了相应的矿块布置方式与采场结构参数优化,采准、切割、回采及充填工艺研究。叶家田萤石矿通过采矿方法变更实现了断裂构造带内急倾斜薄矿脉安全高效开采,为促进战略性矿产资源萤石的高效开发利用提供了借鉴。

倾斜极薄矿脉开采工艺研究

针对桂花铜矿伪倾斜工作面分采全面法存在的问题,进行开采工艺优化改造。将矿块式开采调整为连续回采,通过改变工作面伪倾斜方向、调整切底和落矿之间的开采顺序、优化炮孔布置以改变爆破指向等措施,使采场人工劳动强度大幅降低、抛废作业时间大量缩短、采矿工效得到较大提升、采矿直接成本大幅降低、采矿损失及贫化率也相应降低。改进方案在桂花铜矿进行了实践,千吨采切比减少了23.86 m/kt,综合回收率提高了9.3%,采矿工效提高了4.16 t/工·班,生产能力增加了52 t/d,采矿直接成本减少了27.6元/t,改进方案具有较高的实用价值与经济效益。

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采动力灾害发生机理及其防治

针对急倾斜特厚煤层水平分段综放工作面回采巷道频繁出现强烈矿压显现和动力灾害造成巷道瞬间变形破坏现象,通过现场测试和理论分析研究动力灾害发生机理,采取综合防治措施,很好地解决了动力灾害问题,促进了矿井安全生产。

急倾斜特厚煤层掘进工作面瓦斯涌出差异性研究

采用理论分析、现场实测及经验公式计算的方法对高瓦斯急倾斜特厚煤层的掘进工作面煤壁瓦斯涌出规律进行研究,得出了沿急倾斜特厚煤层顶、底板掘进的不同巷道煤壁瓦斯涌出的差异性。随着工作面的不断向下延伸,掘进工作面瓦斯涌出量增加,对南、北巷煤壁瓦斯涌出情况进行了对比分析,得出了南、北巷煤壁瓦斯涌出规律。

急倾斜极薄矿脉小分段分采空场法应用

长期以来国内广泛应用浅孔留矿法回采急倾斜极薄难采矿体,其有着采区结构、回采工艺、装备配置较为简单,矿石能自溜运输,出矿量和品位易于调节,采矿成本低等优点,但随之而来的采矿工效低,贫化率高,作业安全条件差等缺点是亟待改进的问题。针对某铅锌银矿采用浅孔留矿法回采倾斜极薄矿脉的工程实践情况,进行了小分段分采空场法回采的应用研究。通过采场内沿脉倾向划分小分段,多分段同时作业,保证了生产能力,大大降低了矿石贫化损失率,取得了较好的效果,具有一定借鉴意义。

急倾斜特厚煤层工作面顺槽掘进巷道煤壁瓦斯涌出差异性分析

采用理论分析、现场实测及经验公式计算的方法对阿刀亥煤矿东部采区1193西翼工作面顺槽南、北巷掘进巷道的煤壁瓦斯涌出规律进行研究,通过南、北巷掘进面煤壁瓦斯涌出情况实测及对比分析,得出了沿煤层顶、底板掘进的不同巷道其煤壁瓦斯涌出规律及差异性,为急倾斜特厚煤层不同掘进巷道的瓦斯防治提供了一定的技术参考。

急倾斜薄矿脉高中段采矿方法推荐方案分析

急倾斜极薄矿脉是一类难采矿体,目前可以用来开采这种矿体的方法并不多,国外也没有可供参考的更佳采矿法,因此这类极薄难采矿脉的开采方法亟需进一步探讨研究和改进,使矿石损失率和贫化率在开采中大大降低的同时,矿山开采的经济效益得到大幅提升,努力实现急倾斜极薄矿脉开采的安全与高效。