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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。