Subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining for ultra-thick steep seams

Ultra-thick steep coal seam mining will inevitably lead to the increase of greater and violent ground subsidence and deformation.A subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining is proposed in this paper.By this method,the sequence of collapse of overlying strata and the direction of propagation of strata movement are changed,the extent of roof-side deformation thereby is lessened,and boundary angle of roof-side subsidence is reduced by 5°-10°.The mechanism of this mining method for control of strata movement has been evidenced by numerical simulation and experiments with similarity materials.A subsidence prediction model based on the variation of mining influence propagation angle can be used to evaluate the surface movement and deformation of the mining method.The application of the method in No.3 Mine in Yaojie mining area has yielded the expected result.

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。

智能化上向水平分层充填法在某萤石矿的应用

目的:针对国内某萤石矿采用普通上向水平分层尾砂胶结充填采矿法开采存在机械化程度低、生产效率低、实时在井人数多、生产管理难度大及安全风险高等问题,结合矿体开采技术条件,进行采矿方法的优化。方法:通过对采场结构参数、采准切割工程、回采工艺过程的研究,最终确定了自动化、智能化上向水平分层尾砂胶结充填采矿法,以智能采掘装备替代人工进行开采作业,实现少人甚至无人。结果:生产实践表明:该方法安全、可靠,凿岩、撬毛、铲装和充填环节均实现了5G远程可视化遥控作业,在控顶高度合适的条件下实现了自动定位和自主凿岩作业,作业人员可减少50%以上,取得了良好的经济社会效益。结论:随着我国矿产资源逐步进入深部开采,采矿将面临高地压、高岩爆等恶劣高危作业环境,本文提出的智能化上向水平分层充填法对深地及难采矿体开采具有较好的借鉴参考意义和广泛的推广应用价值。

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。

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。

多矿体组合盘区上向水平点柱充填采矿法在某铁矿的应用

多层矿体的高效开采一直是困扰采矿领域的技术难题。本文以某铁矿为例,通过对多种采矿方法进行技术研究,确定多矿体组合盘区上向水平分层点柱充填采矿法作为最终开采方法。应用实践表明:该采矿法具有生产能力大、作业集中、管理方便,采准工程量少等优点,盘区生产能力可达435 t/d,采场的损失率为18%,贫化率为8%。本文内容为矿山复杂开采技术条件下资源的综合利用提供了技术支持,对国内外相似矿山开采具备一定的指导借鉴作用。

深部金矿向上水平分层充填法采场结构参数研究

矿体围岩质量及应力对井下结构设计参数的选取具有显著影响,为进一步了解不同埋深对于采场结构参数的影响,通过力学试验分析了阜山金矿不同埋深情况下的力学性能。并在此基础上,采用经验计算和数值模拟的方法对阜山金矿矿区上向水平分层开采的采场结构参数进行了理论研究与数值仿真,分析比较了3种采场结构参数方案的应力与变形结构,优选提出了不同埋深下的采场结构最优参数。

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。

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。

金属矿滨海基岩的安全开采技术(英文)

三山岛金矿新立矿区是我国第一个滨海开采的金属矿山,要使生产能力在安全开采的前提下达到6kt/d,高强度开采势必扰动原岩地应力场,破坏矿岩的稳定性。通过矿岩、充填尾砂取样、试验及原岩地应力场的测定,建立任意点的应力—应变强度折减过程与莫尔-库仑准则条件下的安全系数法计算模型,计算出矿山在动态回采过程中矿岩的安全系数及其相对应的极限位移沉降量。通过为期3年的现场滨海开采实践及多点位移计岩移监测,结果表明:低沉降框架式上向分层充填法、采场结构参数、盘区回采顺序及安全系数法矿岩稳定性分析、现场实时监测为滨海基岩开采提供了技术支撑。

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。

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。

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。

盘区下向充填分层道稳定性数值模拟

龙首矿采用下向水平分层六角形进路充填采矿法,分层道是关键通道,其稳定性至关重要。应用FLAC3D软件建立了分层道及六角形进路数值模型,应用强度等效原则确定了分层道底部配筋充填体的力学参数。分别研究了分层道假顶为素充填体和配筋充填体情况下的稳定性。结果表明,分层道开挖暴露的大面积矩形薄板,最大挠曲在中部位置,破坏方式从中部开始拉断破坏,应在开采过程中加强对顶板的支护及对中部位置的监测。此外,分层道假顶为素充填体时不利于矿山的安全生产,尤其在进路与分层道交叉巷道处,应加密配筋密度,防止出现冒落及掉块现象。