地下矿山新型浮箱式膏体充填接顶技术研究及应用

膏体充填后充填体存在一定下沉量和自流坡度角,导致充填接顶效果不佳的问题。为了提升窄长形下向进路式采场的充填接顶效果,避免顶板暴露面积过大而失稳,提出浮箱式点柱接顶技术。分析了浮箱式点柱的承载机理,量化了浮箱尺寸、强度和排间距计算方法。开展现场实验,探究浮箱在高黏度料浆中能否浮起问题。结合该技术在云南某铅锌矿的应用实例,验证了本文提出的设计方法和接顶技术的有效性。结果表明:浮箱可在高黏度料浆中浮起,且部分凸出充填体,对顶板形成有效支撑。采用该技术的实验采场顶板对充填体浮箱的压力约为0.65 MPa。采用浮箱式点柱接顶技术可以形成充填体-浮箱式点柱共同支护体系,提升顶板稳定性,具有显著的安全效益。

某采场上向水平分层进路充填采矿法结构参数研究

上向水平分层进路充填采矿法采场结构参数越大,回采效率越高,但过大的结构参数使采场稳定性难以保证,该方法采场结构参数优化的重点应集中于进路断面尺寸的优选。通过经数值模拟和Mathews稳定性图解法分析,从经济、合理开采资源方面出发,最终推荐进路断面尺寸。

上向进路充填采矿法充填接顶方案优化

为解决上向进路充填采矿法进路充填接顶工艺要求高、难度大、成本高等问题,对进路布置方式及充填组织进行优化。通过各条回采进路下坡施工,在回采进路迎头处挑顶形成放砂硐室,同时在回采进路入口处挑顶并架设上部敞口式的充填挡墙;回采进路接顶充填时,利用回采进路顶板的自然坡度及充填管道内的料浆压力实现充填接顶,对于局部不平整顶板区域,则利用充填管道振动实现局部接顶。新方案接顶情况观察方便、工艺简单、成本低廉、充填挡墙要求较低且安全性好,便于推广应用。

上向进路式尾砂胶结充填采矿法采场结构参数研究

红牛铜矿主要矿石类型以矽卡岩型为主,次为角岩型,矿体呈透镜状、藕节状产出,矿体尖灭再现、分枝复合严重,西边矿岩稳定性良好,东边矿岩稳定性差,为一种难开采的矿体,尤其是KT2-1厚大矿体(低品位、资源储量大),现阶段来看,社会生产对矿产资源的需求量不断增大,这同时也为矿山开采作业带来了众多新挑战,一些浅层矿床已经被开采殆尽,要想满足当前的社会生产需求,则对深层矿产资源、低品位资源进行开采,部分情况下还需面临矿山回采的状况。为能提高矿山开采的效率,本文以红牛矿山回采作业为例,探究上向进路式尾砂胶结充填采矿法在KT2-1矿体中的应用方法,并分析关键采场结构参数,旨在充分发挥回采技术优势,提高矿床开采效率。

山坡地形下倾斜矿体开采参数研究

分析西南地区某铜矿地下开采过程中采场的稳定性以及对上部覆岩深度的影响,对上向水平进路式充填采矿法分段分层依次开挖进行了稳定性的模拟分析,分析论证矿柱参数、覆岩深度、开采方案对其影响。针对山坡地形下倾斜矿体,建立山坡矿体相交和平行的模型,通过数值模型研究不同开采方法、矿柱参数下的围岩状态。研究结论表明矿山压力随着开采上覆围岩厚度、矿体厚度的增加而显现。矿区东部厚、中厚矿体回采宜在中深部矿体采用8 m矿柱、浅部矿体采用6 m矿柱;矿区中部薄矿体和矿区西部薄矿体回采合理矿柱尺寸为4 m。通过采矿方法对比分析,空场法存在较大安全隐患;厚矿体采用上向水平充填法相对于宽进路上向水平充填法安全稳定性大幅降低。

新型钢模板顺路溜井在上向水平分层充填采矿法中的应用

充填采矿法将是未来地下开采的主要发展方向,优化充填采矿法的开采工艺尤为必要。然而在充填采矿法中溜井作为大部分矿山上部各中段采场矿石实现集中运输,保证各分段出矿能力提高生产力的作用,因此安全高效的溜井施工方案对于提高矿山生产能力,降低施工成本尤为重要。基于此,文章结合湖南某铅锌矿地下开采采用上向水平分层充填采矿法的特点,提出了采用预制钢模板替代传统钢筋砼浇筑制作采场溜矿井的新型钢模板顺路溜井施工方案并在现场进行了应用,现场试验表明,新型钢模板顺路溜井施工方案具有减轻劳动强度、提高生产效率、降低采矿成本、降低作业风险等优点,可为类似矿山上向水平分层充填采矿法溜井施工提供借鉴。

某矿山点柱式上向水平分层充填法点柱参数研究

在点柱式上向水平分层充填法中留设点柱的尺寸与间距对矿山的生产有着很大的影响,若留设点柱的尺寸过小或间距过大,会导致对顶板的支撑作用不足,从而影响开采的安全性;若留设点柱的尺寸过大或间距过小,则会导致采矿损失率变大。以某矿山为工程背景,运用工程类比法以及理论计算法,对该矿山点柱式上向水平分层充填法的点柱留设参数进行研究,并开展工业试验,最终确定点柱尺寸为4 m×5 m,点柱间距为16 m×12 m,在该矿山的应用基本可行。

丰山铜矿机械化盘区高效采矿方法优化

丰山铜矿目前采用的点柱式上向分层充填法存在点柱损失矿量大、劳动强度大、安全条件差、生产效率低等缺点,已不再适应生产及经营需求。为降低矿石贫损,提高生产效率,结合2022年无轨设备及膏体充填更新改造计划,通过优化采准工程布置和回采工艺,决定将采矿方法变更为上向进路充填采矿法,将其改造为安全高效的机械化盘区开采。北缘-380 m中段东部试验盘区原生产能力为200 t/d,通过优化设计生产能力达到950 t/d,回采效率显著提升,经济效益显著。

预应力膨胀支柱支护的进路式采场跨度扩大技术

为提高矿石产能,研发上向进路充填采矿法采场跨度扩大技术.通过数值模拟可知,相比于原岩矿柱,膨胀支柱支护条件下采场顶板垂直变形增加10 mm,塑性区体积增加15.8 m^(3).而相比于无支护,膨胀支柱支护可限制采场顶板最大垂直位移13 mm和减少塑性区体积160.1 m^(3).开展现场工业性试验,监测膨胀支柱承载力与采场顶板垂直变形.采场顶板变形和膨胀支柱承载力随间柱回采不断增大,支柱的最大承载力不超过655.6 kN,采场顶板最大下沉量不超过10 mm.从技术经济效益分析,试验采场利润约达26.7万元,采场跨度从3 m扩大至9 m,矿石回采率提高30%.

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。

深部矿体机械化上向水平分层进路充填开采进路断面尺寸优选

深部矿体地质条件复杂,在应用机械化上向水平分层进路充填法开采时,合理选取进路断面尺寸对于矿山安全生产具有重要的现实意义。以云南某铅锌矿深部中段首采分段为工程实例,综合考虑经济、安全、劳动强度和环境4个指标,利用层次分析法初步筛选开采进路断面尺寸,其后针对初选结果,利用FLAC^(3D)数值分析软件模拟深部中段首采分段4个分层的回采,以优选适于该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法的进路断面尺寸,结果表明:3 m×3 m和5 m×5 m的进路断面尺寸在层次分析法中的优劣排序靠后,故先行淘汰;通过首采分段周边矿岩最小主应力、塑性区和垂直位移的综合对比发现,3.5 m×3.5 m和4 m×4 m的进路断面尺寸可较好地适应该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法开采。层次分析法初选和数值模拟优选相结合的方法,可为同类型矿山进路断面尺寸优选提供借鉴。

某金矿缓倾斜厚大矿体采场回采末期接顶方案研究

某金矿采矿方法为点柱式上向水平分层充填采矿法,在厚大矿体采场回采末期接顶阶段往往存在上方底柱规格控制难度大、顶板稳固性差、损失率大、充填接顶效果差等问题,急需对接顶方案进行研究。以该矿具有代表性的2608#采场为例,从安全性、回收率等方面对点柱式上向水平分层充填采矿法和进路法进行综合对比分析,最终选择应用进路法,并对安全措施进行了重点分析。

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。

Safe mining technology of undersea metal mine

Xinli district of Sanshandao Gold Mine is the first subsea metal mine in China.To achieve 6 kt/d production capacity under the premise of safe mining,high-intensity mining might destroy the in-situ stress filed and the stability of rockmass.According to sampling and testing of ore-rock and backfill and in-situ stress field measurement,safety factor method calculation model based on stress-strain strength reduction at arbitrary points and Mohr-Coulomb yield criterion was established and limit displacement subsidence values under the safety factor of different limit stoping steps were calculated.The results from three years in-situ mining and strata movement monitoring using multi-point displacements meter showed that the lower settlement frame stope hierarchical level filling mining method,mining sequence are reasonable and rockmass stability evaluation using safety factor method,in-situ real-time monitoring can provide the technical foundation for the safety of seabed mining.

上向分层回采采场稳定性数值模拟研究

根据凡口铅锌矿不同采场顶板围岩条件,分别建立了典型采场模型Ⅰ(采场顶板为矿体)和模型Ⅱ(采场顶板为充填体),采用有限元分别对两模型上向水平分层充填回采的整个过程进行了分步模拟,获得了开挖过程中采场顶底板、侧壁的应力分布及位移变化情况,对比分析了不同采场顶板围岩条件下分层开采对采场稳定性的影响。研究表明,采场顶板为充填体的采场回采过程中应力、位移变化量均大于采场顶板为矿体的采场。因此,为确保安全回采,回采后期必须做好顶板支护工作。研究结果为优化采场结构参数和指导地压控制提供了可靠的理论依据。

岩层微扰上向分层充填法在海底开采中的应用

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,国内仅龙口在海下采煤。三山岛矿区矿体位于海床下数十米至数百米范围内,是完全意义上的海底开采,充填法是首选的采矿方法。通过不同浓度不同灰砂比的充填尾砂胶结性能研究,确定充填浓度为70%左右时,胶结充填灰砂比为1∶8,胶结充填面灰砂比为1∶4,并采用岩层微扰上向水平分层充填法开采,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。

秩和比法耦合数值模拟优化采场结构参数研究

为了得到合理的采场结构参数,在地应力测量的基础上,利用FLAC3D对内蒙古获各琦铜矿CuⅠ矿体采用的上向水平分层充填采矿法采场在不同结构参数下的稳定性进行了研究,并分析了矿房围岩的应力与位移在不同结构参数(如矿柱宽、矿房宽、控顶高度)下的变化情况。结果显示:开挖矿房两帮出现最大位移和最大拉应力,顶板出现最大压应力。从安全角度出发,采用秩和比法对正交设计的9种方案模拟结果进行优选,从经济角度分析,得出获各琦铜矿采场最佳尺寸组合为矿柱宽10 m,矿房跨度10m,控顶高度7 m。

上向水平分层充填法采矿地表变形研究

开采地下矿产会造成地表开裂、变形,破坏建筑物,对人们的生产、生活造成严重的影响,矿区地表变形问题一直是影响矿山安全生产的一个重要方面。应用FLAC3D数值分析软件,建立三维地质模型,模拟计算司家营铁矿分步开采回填后相应地表变形情况,并与经验公式计算的地表沉降值进行对比分析。提出了司家营矿区地表变形的一般规律及变形机制,对地表变形的地质灾害做出分析评价。研究结果表明,上向水平分层填充法采矿能有效的控制地表变形问题,填充体对减小变形具有重要的作用。对比分析表明数值模拟结果比经验公式结果偏小,但在合理许可范围内,表明FLAC3D是预测地表变形的一种有效手段,对其他相似采矿引起的地表变形研究和预测具有重要的参考价值。

下向分层进路充填采矿法中采用尾砂胶结充填的研究

针对金城金矿东季矿区应用下向分层进路充填采矿法时，因海砂胶结充填料输送难、矿区需建多个充填站，而高水速凝胶结充填体后期强度低，不适用于下向充填采矿法等问题，开展了尾砂胶结充填新工艺的研究。

阶段充填采矿方法

介绍了一种新的采矿方法———阶段充填采矿法。从地压管理和生产工艺过程方面分析了阶段充填采矿法的产生背景和划分依据。矿山的应用实践表明,阶段充填采矿法融合了传统的空场法和充填法的特点,与原有的充填采矿法形成完整的充填采矿法体系,对开采中等稳固以上的厚大连续矿体具有更高的适应性,尤其对防治深部矿体开采中的岩爆灾害具有显著的优越性。该方法对高效回收矿产资源、实现矿山无废开采具有重大意义。