无底柱分段崩落法结构参数的影响因素及计算

分析无底柱分段崩落法的特征及其优缺点,整理了该采矿方法主要结构参数的影响因素,并归纳了主要结构参数的理论计算公式,同时通过尖山采场的室内放矿实验及现场实际效果,对归纳整理的主要结构参数计算公式进行验证。可为采用无底柱分段崩落法的矿山提供设计依据。

基于降雨量数据的程潮铁矿涌水量时序性预测模型

无底柱分段崩落法开采必然形成大范围的地表塌陷区,所分布的导水裂隙将导致大量的地表降水向下渗透,引起巷道涌水量骤增,程潮铁矿现已进入-500 m开采水平,大气降雨与崩落法开采所引发的裂隙持续动态发展之间的相互作用机制十分复杂。因此,为科学准确地预测井下涌水量,本研究提出了一种以降雨量为输入数据的涌水量灰色GM(1,2)时序性预测模型。以程潮铁矿2019—2021年的降雨量、涌水量实际数据为训练样本,充分考虑崩落法开采对上覆岩体的持续影响,引入时序性系数K对模型进行优化,最终建立的灰色GM(1,2)时序性预测模型与传统的GM(1,2)预测模型相比,预测精度平均提高了7.79%。运用该模型对2022年的涌水量进行预测检验结果表明,其旱、雨两季的预测精度分别为93.51%、93.58%,预测效果较好。研究成果是通过地表降雨量数据直接预测矿山井下涌水量数据的一种有效方法。

地采扰动下露天坑地表岩移特征及废石充填方案研究

无底柱分段崩落法常应用于黑色金属露天转地下矿山,该方法易引起露天采场边坡失稳,影响矿区周边建(构)筑物的安全。以地表斜坡坡度较陡且地形切割强烈的李家河铁矿为研究对象,依据地表航拍点云数据和生产平面图建立精细的数值模型,采用数值模拟研究地下持续开采扰动作用下的露天坑地表岩移特征,并结合地势、植被、农作物和公路等因素,对比优选合理可行的地表废石充填方案。结果显示,随着矿体逐步向深部开采,受地形和矿体分布影响,Ⅰ号矿坑呈现局部零星破坏,Ⅱ号矿坑以东北侧区域破坏为主,Ⅰ号矿坑地表沉降变化范围小于Ⅱ号矿坑,最终优选出从侧壁向中间靠拢再向北侧推进的地表废石充填方案。

程潮铁矿崩落法开采对上覆岩体变形的影响研究

针对程潮铁矿开展工程地质调查,采用离散元分析软件UDEC建立其二维地质剖面模型,在假设其上部水平矿房未开采的条件下,模拟了程潮铁矿无底柱分段崩落法开采-480m、-500m相邻分段的过程,研究单一分段及相邻分段开采导致的围岩“冒落带、导水裂隙带”的分布规律及范围,探索程潮铁矿单分段矿房开采时其上覆岩体形成的导水裂隙带高度范围y随采长x的变化函数,分析无底柱分段崩落法不同分段矿房开采对于上覆岩体变形及影响机理,为类似开采技术条件矿山安全生产提供参考。

破碎矿体扇形深孔双点起爆位置优化研究

在采用无底柱分段崩落法开采破碎矿体时,常常面临眉线破坏的问题,这一问题不仅影响后续爆破作业,还严重制约现场的安全高效生产。为解决这一问题,以尖山铁矿1280分段回采进路为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟和理论分析等方法,研究双点起爆不同起爆位置下爆轰应力场的分布规律。综合评价不同起爆位置下爆炸能量的空间分布及爆破效果,发现适当调整起爆位置,可以调整爆轰应力场在矿体内部的分布规律,并降低对眉线口处应力作用。现场试验结果表明,当双点起爆时药包布置在装药段1/2~孔底位置,能够加强对顶部矿体的破坏作用,同时减弱对眉线口部位的影响,有效保护眉线。

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。

铜矿峪矿530m中段4~#EE矿体开采技术方案研究

受矿体形态、赋存条件和矿岩可崩性等因素影响,金属矿床地下开采须经过科学严谨的论证,选择安全性高、可行性强、经济效益好的开采方案。铜矿峪矿主要采用自然崩落法开采,为充分回收矿产资源,主矿体开采范围以外的530中段4~#EE矿体,根据矿体赋存条件,充分论证比较后选择了“上部‘预摘’+下部自然崩落法+侧翼有底柱分段崩落法”的联合开采技术方案。本方案兼顾了不同崩落法采矿工艺的优点,降低了矿体形态复杂、规模相对较小,以及可崩性差等不利因素影响,技术可靠性大幅提升,回采率显著提高,经济效益大幅提升,实现了安全、经济、高效开采。本次联合开采技术方案的成功运用,对于类似特点的金属矿体地下开采具有很强的借鉴意义,并且文中提到的“预摘、预裂爆破、废石分出”等扩大自然崩落法适用范围的技术措施值得推广和借鉴。

黑山铁矿井下采场切割与回采过渡期损失贫化控制方法

针对黑山铁矿无底柱分段崩落法开采切割与回采过度期矿石损失贫化大的问题,分析了该时期盲区块产生及矿石损失贫化大的原因,认为下水平切割边壁对上水平布孔阻隔作用,生产中单方面考虑切割槽空间补偿作用而增大自由空间,忽略了切割边壁对上水平的后续影响,是造成扇形自由面失效形成盲区块的主要原因。由于大块主要聚集在放出体顶部,随着放矿的进行,大块提前到达眉线,不得不组织下一次爆破,导致二次矿量损失;同时,大块的存在导致其上部覆盖层小块废石沿着块体间空隙先到达出矿口,造成矿石贫化率较大。从消除盲区块与控制矿石损失贫化角度入手,根据上下水平切巷投影情况,明确了每种情况下的过渡关系,并根据上下两水平切割巷位置关系,提出了合理优化切割巷布孔参数及有效消除盲区块的矿石损失与贫化控制方法。通过现场实践,黑山铁矿井下采矿切割与回采过渡期矿石贫化率与损失率分别降低26.2%与29.3%,同时为类似条件矿山生产提供了借鉴。

基于模糊物元模型的中深孔爆破布孔优化研究

针对目前单一爆破布孔参数优化方法的主观性带来的误差或不合理等问题,提出了一种基于模糊物元模型与数值模拟相结合的中深孔爆破布孔参数优化综合评价方法。根据某矿实际条件确定出不同中深孔爆破布孔优化方案,利用ANSYS/LS-DYNA模拟研究了不同方案的岩石爆破效果,分析其爆炸应力波与爆炸裂纹的扩展规律;结合数值模拟结果,采用模糊物元模型对爆破方案进行优选,最终确定平均有效应力峰值、大块比例、粉矿比例、钻孔量、装药量、进路顶板拉应力6个评价指标,优选结果表明:扇形炮孔数目为9孔时,关联度最大,为0.746,该方案爆破效果最佳。

相邻矿体临界开采范围的确定方法研究

为了界定某铜金矿上、下部矿带8年共采期间的相互扰动范围,从开采过程中诱发的岩层移动变形特征出发,对自然崩落法开采的岩层变形规律进行了总结,进一步结合现场实际开采技术条件,采用工程类比法、理论计算法、数值模拟法对下部矿带岩移规律进行了研究,最终界定了确保上部矿带安全开采的临界采动影响范围,为下部矿带开采规划与布局提供依据。结果表明,上部矿带安全开采所需的下部矿带保安矿柱沿走向约550 m、最小岩层移动角70°~73.3°。

金山店铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距数值模拟优化研究

以金山店铁矿张福山矿区东区无底柱分段崩落法回采为工程背景,详细分析了顶部覆盖岩层与正面废石混入对放矿回贫指标的影响。基于PFC3D数值模拟软件平台建立单漏斗放矿模型,分别对2.0m、2.5m、3.0m、3.5m、4.0m五种崩矿步距方案开展数值模拟试验。研究结果表明:①贫化率随崩矿步距的增大而减小,在试验区间内呈近似线性变化规律;②回采率随崩矿步距的增大呈抛物线变化规律;③金山店铁矿东区无底柱分段崩落法采场结构参数为14m×16m(分段高度×进路间距),最佳崩矿步距为3.5m,可以达到回采率85.67%,贫化率16.96%的技术经济指标。

提升供矿品位的长效方法研究——以甘肃某矿为例

2021年3月以来,甘肃某矿供矿品位持续降低,矿山通过加大采场崩矿量、调整配矿比例等多种措施来缓解困境,但效果不佳。笔者在对矿山保有资源储量和开采现状进行调查的基础上,分析了供矿品位降低的主要原因,提出矿山提升供矿品位长效机制的方法和措施,取得较为显著的效果,对其他矿山的采出矿品位管理也有一定的借鉴和指导意义。

基于PFC^(2D)的无底柱分段崩落法矿石流动规律与结构参数优化研究

无底柱分段崩落法出矿进路端部矿石流动规律直接影响着矿石贫损指标。以某金属矿山为研究对象,设计了崩矿步距、分层高度、放矿截止品位3项变量的正交实验,采用PFC^(2D)离散元分析方法构建了端部放矿仿真模型,分析了端部矿石放矿的流动规律,获得了采场结构参数对放矿贫损指标的作用机理。研究结果表明:①崩落采矿法中进路端部的靠壁残留体对矿石的回收具有重要意义;②崩矿步距与分层高度比值(d/H)直接决定靠壁残留体的形态和矿石贫损指标,且d/H为0.28时效果最优;③根据分段高度散点分布规律和最优d/H值,得到最优崩矿步距,通过优化铲运机出矿方式,可大幅降低矿石贫损指标。

崩落岩石侧压力作用下隔离矿柱宽度研究

为确定在崩落岩石侧压力作用下隔离矿柱的宽度,采用FLAC3D模拟计算了5种不同宽度隔离矿柱的稳定性。结果表明:在侧压力作用下,隔离矿柱底部位置有明显的应力集中,空区侧的拉应力和水平位移明显大于二步骤矿柱;隔离矿柱的应力和水平位移随着宽度的增加而减小,确保隔离矿柱稳定的临界宽度为15 m。考虑受地质因素和爆破振动的影响,推荐矿山留设隔离矿柱宽度为20 m。

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。

金属矿山崩落法开采顶板围岩崩落机理与塌陷规律

以湖北程潮铁矿西区开采为工程背景,首先结合2个钻孔实时监测的顶板围岩崩落曲线、矿体赋存条件、地层结构和钻孔岩芯资料,揭示顶板围岩崩落过程的基本特点和机理。其次建立了103个沉降点和55个水平位移点的地表塌陷监测系统,通过对15个月观测资料,特别是对沉降量、沉降速率和水平位移量与时间曲线的关系,以及沉降漏斗发展过程剖面图分析,总结出西区地表变形的量值特征和一般规律。初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律。

巨厚松散层下防水煤柱合理留设及其数值模拟

防水煤柱合理留设是巨厚松散层下煤炭开采设计的基本参数。通过对东欢坨矿第四系巨厚松散层地质特征分析,揭示了本区第四系巨厚松散层中的含、隔水层厚度及其结构分布特征和对煤炭开采充水的影响,建立了巨厚松散含水层下防水安全煤柱计算模型和理论,提出了在巨厚松散层下的防水煤柱留设的非线性计算方法,计算东欢坨矿8煤层防水煤岩柱的高度为65.62 m。根据流-固耦合理论,应用FLAC3D数值模拟计算软件,模拟了东欢坨矿8煤层开采过程中上覆岩层变形破坏规律,揭示了煤层顶板岩体冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布规律,获得了防水煤柱高度及相关工程技术参数,验证了巨厚松散层下防水煤柱留设的非线性设计方法和计算模型的可靠性,为巨厚松散层下防水煤柱合理留设探索了可行途径。

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。

基于突变理论的崩落法转充填法隔离矿柱安全厚度计算

崩落法转充填法开采过程中,合理确定隔离矿柱厚度对保证过渡采场安全回采具有重要意义。通过构建隔离矿柱力学模型,分析隔离矿柱破坏特征,建立了隔离矿柱的系统总势能关系式;基于突变理论,推导出隔离矿柱失稳的尖点突变模型;根据尖点突变模型失稳的充分条件和必要条件,建立了隔离矿柱安全厚度的计算模型。将此计算模型应用于研究鄂东某铁矿无底柱分段崩落法转充填法隔离矿柱厚度,理论计算的隔离矿柱厚度取值范围为15.49~19.36 m。在数值模拟验证和工程试验生产中,取隔离矿柱厚度为17.50 m时,隔离矿柱处于稳定状态。理论分析和验证结果表明,突变理论可解释隔离矿柱失稳的非线性动力学特征,隔离矿柱安全厚度计算模型可为工程设计提供一定的理论依据和工程指导。

无底柱分段崩落法在矿柱回收中的应用

针对融冠矿业多金属矿西采区1 158 m中段滞留大量的矿柱以及与后期改变采矿方法的过渡问题,对矿区地质特征、回收方案、爆破参数、爆破方案和施工方案进行了仔细的分析并详细地制定了合理的方案,为矿柱的回收和1 158中段以下使用无底柱分段崩落法采矿创造了有利的条件。