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。

河西金矿中等稳固矿体开采方法研究

倾斜薄—中厚矿体的开采是矿山面临的难题之一。通过调查河西金矿地质条件及岩体质量分级,判定矿岩为中等稳固。依据矿体形态、矿岩稳固程度,进行采矿方法优选。确定采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,并进行矿块布置以及采切、回采、充填等工艺设计。实践表明,河西金矿采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,采场矿石生产能力达180 t/d,损失率8.00%,贫化率10.00%,作业安全性和工作效率得到提升。

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。

矿井瞬变电磁法在超前预测煤层断层中的应用

煤矿采掘中,超过1/2煤厚断层会大大影响到煤矿采掘工作的顺利进行。因此,煤矿企业在生产期间需要对断层进行提前预测,便于提前预防断层的出现。经探测发现,矿井瞬变电磁法可有效预测煤层中的断层,其原理为通过接收探测方向煤岩层中发射的磁场信号,产生并返回的二次场信号,获取相关地质信息。瞬变电磁法借助多匝重叠回线装置,采用多扇面多角度探测技术、曲线异常规律与纵横切片技术,可预测矿井巷道前方断层。实际应用表明,选择矿井瞬变电磁法展开超前探测,能对隐伏断层等构造进行有效预报,有助于指导煤矿安全生产。

无滤水井条件下采场充填体赋水特性调查研究

某铜矿充填采场前期未进行有效滤水,含水充填体渗水对下中段采场生产形成安全威胁。为摸清各中段采场含水充填体的赋水特性,开展了探水孔调查及瞬变电磁探测,提出了不同赋水状态假设,并通过探水验证孔进行验证。针对赋水特性,制定探放水设计方案。结果发现,水主要存在于各中段采场充填体内最下部分段第1~3分层内,上下盘围岩内无水。在各回采联道向上施工放水孔,穿透隔离顶柱和上部中段首采分层假顶至采场充填体内部,疏干采场内赋水。该研究对于同类含水充填体采场赋水特性调查及安全开采具有借鉴意义。

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。

上向分段充填开采覆岩移动变形及影响范围预测——以贵州某磷矿为例

为进一步揭示上向分段充填开采覆岩移动变形规律,以贵州A磷矿为例,采用理论计算与数值仿真分析相结合的方法,对上向分段充填开采后地表变形及岩体移动对相邻矿山(B、C、D磷矿)的影响范围进行了分析预测,结果表明:a、b矿层整体开采后的最大地表倾斜、水平变形和曲率值均未达到标准规定的地表变形临界值;各分段依次开采后的地表总体最大位移量约为84 mm、地表最大倾斜变形值为0.12 mm/m、最大水平变形值为0.0193 mm/m,现阶段A磷矿开采后地表整体上不会产生较大的移动变形;随着+900 m、+920 m、+937 m、+951 m分段的逐步上向开采,岩体移动对相邻矿山的影响范围逐渐扩大,对C磷矿影响范围最大、B磷矿次之、D磷矿相对较小。建议矿山在今后开采过程中应重点加强因A磷矿开采岩体移动对C磷矿影响的预测预警及矿山压力管理工作,同时加强A磷矿对矿区范围矿层露头一带高陡边坡的巡查及地表变形监测工作,以确保矿山安全开采。

嵩县山金急倾斜中厚矿体开采方法研究与应用

针对急倾斜中厚矿体采用浅孔留矿采矿法开采时存在的采场作业安全性差、采矿损失贫化严重、生产效率低等问题,以嵩县山金九仗沟矿区急倾斜中厚矿体开采为工程背景,通过多种采矿方案优缺点对比,应用模糊数学法和未确知测度理论优化选择,确定了脉外天井双采联上向水平分层充填采矿法作为该矿体的最佳开采方案,并在九仗沟矿区15中段4150529采场开展了工业试验。试验1年内共采出矿石量23750 t,采矿损失率降至4.0%,矿石贫化率降至5.8%,对比早期矿山采用的浅孔留矿采矿法开采新增收益68.05元/t,经济效益显著,可为类似矿山的开采提供较好的借鉴。

上向水平分层充填采矿法中段通风系统的优化研究

针对金属矿山上向水平分层充填采矿法中段通风系统设计和管理中的采场风量分布不均、辅扇风机设置不当等问题,借助Ventsim软件构建中段通风模型来分析中段通风风量的分布规律。结果表明:当风机设置在一侧时,中段两端位置采场分配风量较多,中部位置采场分配风量少。同时,对建立的中段通风模型进行风窗设置方案对比,发现风窗设置数量越多,风量可调控范围越大,且在两端分别设置较仅在靠近集中回风段设置效果更好。当在07^(#), 06^(#)和01^(#)采场回风端分别设置风窗,且风窗面积呈一定增大关系时基本可保证模型中各采场分配风量符合要求。以大尹格庄金矿为例,在构建通风系统整体三维模型的基础上,利用仿真模拟功能,对2号矿体-676 m中段通风系统进行优化设计,作业地点的风量合格率由25%提高到100%。

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。

某铁矿全尾砂和分级尾砂对胶结充填强度的影响

某铁矿采用上向分层充填采矿法进行采矿,使用全尾砂进行充填。为了在保证充填效果的基础上更好地控制充填成本,开展分级尾砂充填技术研究。结果表明:①尾砂的性能测试表明,分级尾砂的级配优于全尾砂。②在灰砂比相同的情况下,分级尾砂A对应的料浆流动性最好,完全满足该铁矿自流输送的要求。③在灰砂比相同的情况下,全尾砂、分级尾砂A、分级尾砂B对应的胶结充填体试件的强度均随养护时间的增加而提高。④在灰砂比相同的情况下,分级尾砂A、分级尾砂B对应的胶结充填体试件强度均高于全尾砂对应的胶结充填体试件;与全尾砂相比,分级尾砂A对应的胶结充填体试件养护28 d的强度高39.7%,分级尾砂B对应的胶结充填体试件养护28 d的强度高64.5%。⑤分级尾砂A同时满足提高强度和保证流动性的要求,最适合该铁矿采用。

某金属矿山地下开采方法的选择与应用

科学、合理地选择采矿方法是矿山能否安全开采的关键,采矿方法的选择需要系统地掌握采矿技术条件,并根据矿山开采规模、矿石价值及矿体赋存条件进行具体分析与研究。以某金属矿山为研究背景,采用综合比较法,初选了3种采矿方法,并提出了采场布置参数、回采工艺及充填体强度要求。通过技术和经济比较,最终选取了最优采矿方法,保障了矿山的采矿安全,提高了矿山回采效率,降低了采矿成本。

深部复杂矿体回采与矿柱留设厚度模拟研究

针对湖南某铅锌矿深部矿体的赋存条件,提出采用浅孔留矿嗣后充填法(占比7.5%)、机械化上向水平分层充填法(占比72.4%)和房柱采矿嗣后充填法(占比20.1%)对矿体进行回收。同时基于ANSYS数值模拟软件,建立矿房-矿柱-围岩-充填体耦合作用模型,分析论证留设矿柱时回采的安全稳定性。结果表明:采用机械化上向水平分层充填法时,留设厚度为6 m的顶柱与间柱,能满足回采安全需求。为深部相似矿体的安全高效回收提供了一定可借鉴经验。

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。