软破矿岩条件下胶结充填法转分段崩落法研究及应用

金川集团龙首矿西二采区上部中段充填采场发生失稳事故后,采矿方法由下向分层进路式胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,面临着软破矿岩条件下覆盖层形成和采场稳定性问题。采用数值计算和现场试验等方法,对这2个关键技术问题进行了研究。数值模拟结果表明,随着崩落法首采分段回采工作的进行,采场复合顶板经历了破坏裂纹萌生、零星散块冒落、拱形批量冒落和柱塞状整体冒落等阶段,当首采分段回采结束时,顶板复合岩层冒落能够为崩落法采场提供足够厚度的覆盖层,且在崩落法采动地压下软破矿岩采场能够保持稳定。现场工业试验表明,在崩落法采场首采分段采用“阶梯式退采均匀扩展采空区+总量控制出矿”的技术方案,能够安全、高效地形成覆盖层,并通过增补“钢拱架+钢筋网+锚杆”的技术方案,解决在崩落法采动地压下维持破碎矿岩采场稳定性的问题,为无底柱分段崩落法在西二采区的扩大应用奠定了技术基础。

柿树底金矿高阶段大跨度老旧隐蔽采空区安全治理实践

目的:复杂老旧隐蔽采空区的治理一直是空场法开采矿山面临的重大难题。柿树底金矿为了解决大面积、多中段、已塌陷老旧隐蔽采空区的安全治理问题。方法:通过采空区禀赋特征调查,开展了高阶段大跨度塌陷采空区似膏体非胶结充填治理技术研究与工程应用实践。结果:采用非胶结全尾砂充填治理采空区,消除了老旧隐蔽采空区的安全隐患、防止了地表的继续沉降和塌陷、避免了大规模地压灾害事故。结论:非胶结全尾砂充填治理采空区研究对于减少矿山运营成本、实现矿山固废零排放具有巨大的经济与社会效益,为国内广大空场法开采矿山的采空区治理提供了借鉴。

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。

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3Dmine的采空区治理工程实践

通过对某金矿采空区资料收集及现场调查,利用3Dmine软件建立了该金矿采空区+巷道三维数字模型,准确获得了各中段采空区的实际边界和采空区形态等相关信息。针对采空区情况,结合矿区生产实际,经综合分析研究,提出了采空区治理方案,即:对矿区已经贯通连成一体的采空区群/塌陷坑(四中段以上)采用地表废石充填,四中段未贯通的采空区采用中深孔强制崩落顶板,将上部自地表“灌入”的废石充填到采空区,同时采取密闭隔离的方式联合治理;对于其余地段的采空区,已经结束回采且无法进入的区域采取在中段石门密闭隔离的方式进行治理,尚在开采的其他采空区采取施工措施工程进行坑内毛石回填并密闭隔离方式治理。通过多项措施的综合运用,彻底消除了发生大面积地压活动并引起地面塌陷的隐患,为井下正常生产作业创造了良好的条件。

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。

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。

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。

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°。

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。

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。

小跨度分段充填法在某破碎铜矿中的应用

针对某铜矿床矿岩破碎、稳固性差的开采技术条件,初步评价了岩体质量,分析了顶板不支护时的允许跨度和暴露面积。综合矿岩稳固性、回采安全和技术经济方面分析了矿山应用分段充填法的可行性,提出了小跨度分段充填法,并对采矿工艺进行了研究。采矿方法通过协调匹配采场结构参数,充分利用矿岩的自稳能力,结合预控顶加强顶板和留矿支撑侧帮的措施,可有效地维持采场稳定。现场应用结果表明:该采矿方法安全程度高、技术和经济指标较好,可在矿山推广应用。

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。

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。

阶段嗣后充填采场充填体合理强度设计

为保障充填矿山安全高效和低成本开采,合理确定充填体强度至关重要。针对某采用阶段空场嗣后充填法铁矿山,根据矿房不同宽度和高度参数组合成12种方案,运用FLAC^(3D)进行充填体强度值数值模拟计算分析。采场暴露高度对充填体稳定性影响较大,是确定充填体强度主导因素;采场宽度和长度对充填体稳定性的影响较小。通过类比国内大型铁矿山采场充填体设计强度研究,在综合分析的基础上,确定该铁矿两步采场充填体设计强度:一步采矿房顶部5 m厚和底部5 m厚充填体28 d设计强度达到2.5 MPa,中下部达到2.0 MPa,中部达到1.5 MPa;二步采矿柱顶部5 m厚和底部5 m厚充填体28 d设计强度达到2.0 MPa,中部达到1.0 MPa。

某金矿空场法转充填采矿法方案研究

近年来国家积极提倡运用环保安全的采矿方法,以减少污染物的排放,充填采矿法是近年来应用范围最广的采矿方法。某金矿早期开采中采用空场法(留矿法),但是由于矿岩稳固性较差,致使回采中顶板垮塌、冒落等地压灾害频现。采用充填采矿法不仅可以有效解决矿山生产过程中存在的地压问题,提高矿产资源的回收率,还能保护地表环境,减少尾砂的排放,有助于解决现存矿山开采过程中不利于环保的问题。本研究旨在探讨从空场法(留矿法)转充填采矿法的可行性,结合某金矿矿山案例,分析了空场法(留矿法)转充填法的具体的应用方式,以便有序进行开采工作。

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。

银山矿井下开采危险区域出矿铲运机远程监控系统研究

银山矿业地质资源丰富,成矿地质条件复杂,矿体埋藏深度大,是国内标准的第二勘探类型矿床。银山矿九区铜硫金区段为地下开采,采矿方法为分段空场嗣后充填法,两步骤回采。由于矿岩不稳固,一步骤回采时出矿巷道眉线外矿房内经常发生冒顶、垮塌,出于安全考虑,铲运机的驾驶室不能越过眉线进入空区进行作业,因此铲运机只能铲出铲臂能铲到范围的矿石,更远处的矿石只能靠自重溜到能铲出的区域。由于矿石自然安息角的因素,仍然有一部分矿石留在空区里不能铲出,从而在采场底部形成矿石残留损失;同时,残留的矿石直接影响充填质量进而影响二步骤回采。为解决采场危险区域安全出矿问题,成功开发出铲运机远程监视遥控系统。该系统可以在井下无照明等复杂环境下对铲运机进行远程监视遥控操作,实现井下采场危险区域无人驾驶安全出矿。实践表明,银山矿采场残矿回收技术装备安全可靠,可以提高资源回收率,为企业带来可观的经济效益,并延长矿山服务年限。

铜绿山矿分段空场嗣后充填采矿法工业试验研究

铜绿山矿深部矿体厚度缩小,倾角变化大,矿岩稳固性变差,分段凿岩阶段空场嗣后充填法和上向分层充填法安全风险大,为此设计了分段空场嗣后充填采矿方案。分段空场嗣后充填采矿法中分段是指独立的回采单元,分段回采结束后,及时充填采空区。经工业试验,该方法矿石贫化率和损失率控制在8%以内,单采场生产能力达到223t/d,采矿直接成本57.80元/t,相比上向水平分层充填法产能实现翻番,成本降低8.6%。

复杂地质条件下采矿方法的优化选择

本文针对矿区复杂的工程地质和水文地质条件,根据不同的地质条件对采矿方法来进行优化选择。对矿岩稳定性较差的矿体,采用上向水平分层充填采矿法,对矿岩稳固地段应用分段空场嗣后充填采矿法。