中关铁矿地下矿山涌水情况研究

在地下矿山生产中,地下涌水量对于矿山安全至关重要,掌握涌水量的变化规律以及影响因素,在后期开采过程中起至关重要的作用。以中关铁矿涌水量为研究对象,通过现场地质调查以及区域水文地质数值模拟等研究方法,研究地表水位、水压以及矿山的地质结构对矿山涌水量的影响。结果表明:在没有降雨等外来补充下,地下水位以及井下涌水量的变化会保持在相对平稳的状态,并持续一段时间;所建立的帷幕改变了灰岩的富水性、透水性,较天然含水层很大程度上降低了地下矿山的涌水量,为保证安全生产提供了强有力的支持。

中关铁矿松软破碎围岩巷道掘支技术应用

中关铁矿井下开采时,部分巷道处于蚀变闪长岩、矽卡岩等松软破碎围岩中,掘进过程中时常出现顶板塌冒、巷道成型不规整、支护反复维修等问题,造成巷道掘进无法顺利进行,工人施工安全无法保障,为实现中关铁矿松软破碎围岩巷道的安全施工,针对此类围岩特性,结合中关铁矿实际情况,采取了诸如缩小巷道断面以及优化光面爆破掘进工艺,同时针对不同跨度的巷道(硐室)分别采用超前锚杆预支护+金属U型支架和喷锚网+长锚索两种不同的联合支护方式。上述综合掘支技术在中关铁矿松软破碎围岩掘进施工中效果明显,不仅提高了巷道掘进的效率,工人作业的安全也得到了极大保障,同时支护二次维修率大幅下降,进一步降低了巷道掘支成本。

浸水作用下磁铁矿动态损伤及能量演化机制

为分析浸水作用下磁铁矿的动态损伤特性以及能量运移规律,对磁铁矿进行不同时间的浸水处理,利用霍普金森压杆试验系统(SHPB)对浸水磁铁矿开展了不同冲击载荷值的动态压缩试验。结果表明:浸水作用下磁铁矿动态破坏变形过程分为弹性变形,屈服损伤变形以及失稳破坏3个阶段;磁铁矿动态抗压强度随浸水时间增加而减小,两者呈指数递减关系,而磁铁矿的动态抗压强度减少值先增大后减小,当浸水时间为14 d时,动态抗压强度减小值最大;随浸水时间增加,磁铁矿破碎程度增大,但浸水时间为14 d的整体破碎均匀度最佳;浸水磁铁矿能量演化过程分为弹性储能,能量转换,能量耗散3个阶段;增加动态载荷值可提高浸水时间14 d的磁铁矿能量利用率,在此浸水时间下磁铁矿能耗密度最大,表明开展磁铁矿浸水处理可以有效改善矿石破碎的不均匀度,减少二次破碎工作量,一定程度上降低爆破能耗。研究结果为富水矿体安全高效开采提供一定理论指导。

盘式自卸磁选回收机在中关铁矿的应用

为了提高选矿厂铁尾矿的回收率及降低铁金属流失率,中关铁矿在原工艺流程的基础上,在尾矿溜槽处增加了ZX15-8型盘式自卸磁选回收机,并对尾矿回收工艺流程进行了优化研究。优化结果表明:通过改变盘式自卸磁选回收机后挡板高度(最佳为300 mm)、矿浆流速(给料减速箱与进料溜槽的最佳角度为90°)以及矿浆槽内部件(导流板与搅动块混用)等因素,可提高尾矿铁回收率;该设备的成功应用不仅可保障铁精粉产率,而且提供了一种提高尾矿回收率的可行办法,经济效益显著。

中关铁矿铁精粉降硫提质试验研究

为了降低中关铁矿弱磁选铁精粉中的硫含量,进行了不同磨矿细度的塔磨磨矿—磁选降硫试验、浮选降硫试验、-0.045 mm粒级淘洗、全粒级淘洗试验研究。试验得出:铁精粉中的硫主要赋存在+0.045 mm粒级中,+0.045 mm粒级优先采用浮选脱硫,基本可实现生产要求,且可有效降低生产成本;若对铁精矿中硫含量要求高,可将-0.045 mm产品经过淘洗机处理,既可降低铁精矿中的硫含量,也可提高精矿铁品位。

中关铁矿通风系统现状优化与模拟

河北钢铁集团沙河中关铁矿采用两翼对角抽出式通风系统,由于水文地质条件复杂,导致5#、6#采区通风天井施工困难,在-170 m水平采用倒段通风,存在通风路径长、通风阻力大、井下整体回风效果差等问题。采用现场检测及数值模拟的方法,对中关铁矿通风系统进行了现场测定及三维仿真模拟解算,对通风系统存在的问题进行了总结,提出了5#、6#通风天井施工完成前的具体优化措施;利用Ventsim软件对5#、6#通风天井施工完成后的通风系统进行了模拟解算,得出5#、6#通风天井施工完成后的矿井总风量为269.5 m^(3)/s,满足设计要求(249.26 m^(3)/s),通风系统运行达到预期效果。

中关铁矿堵水帷幕内外水位变化规律

中关铁矿位于水文地质条件复杂、透水性强的奥陶系石灰岩中,该矿在井建期间一直受到严重的水害威胁。在详细分析矿区含水层特征、富水性变化规律及地下水运动特征的基础上,对中关铁矿堵水帷幕内外的水位随季节及年份的动态变化规律进行了分析。结果表明:帷幕内外地下水的动态变化规律不仅受区域地下水径流条件和季节更替的影响,还受帷幕本身及帷幕区域内井巷工程施工及疏干排水作用的影响。根据对矿区水文地质条件及帷幕内外水位变化规律的宏观认识,提出了矿井建设过程中的突水防治对策:工作面超前探水、修建蓄水水仓、矿坑内进行超阶段疏干及对地下水水位和矿井涌水量的持续观测等。

中关铁矿堵水帷幕模型的建立及其稳定性分析

为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水是保证大水矿山正常开采的一种有效的技术措施。在井巷施工及矿体开采过程中,需对帷幕内围岩进行疏干排水,随着疏干排水的进行,势必会在帷幕内外形成一定的水力梯度,这将对帷幕的稳定性产生很大的不利影响。结合中关铁矿注浆堵水帷幕工程,根据矿区的水文地质资料、工程地质资料和钻孔资料,建立堵水帷幕区域的三维地质模型、三维可视化模型和三维力学计算模型,并对帷幕内围岩疏干排水引起的应力响应进行分析。结果表明:疏干排水使堵水帷幕区域的应力场发生了明显的改变,疏干排水对西侧和西南侧帷幕的扰动较为明显。

帷幕注浆技术在中关铁矿堵水中的应用

中关铁矿床是埋藏较深的隐伏矿体,矿床顶板为奥陶系中统灰岩,裂隙岩溶发育,富水性强,是典型的矽卡岩型复杂富水矿床。为合理开采矿产资源,有效保护环境水资源,决定采用帷幕注浆技术堵水方案。帷幕注浆设计为全封闭帷幕,帷幕线全长3140 m,注浆孔间距12 m,帷幕体厚度10 m。通过帷幕注浆试验,堵水效果良好,堵水率达80%,满足矿山安全开采条件。采用帷幕注浆堵水是必要的,技术上是可行的,经济上也是非常合理的。

河北某含钴硫磁铁矿石选矿工艺研究

河北某铁矿石主要可以回收元素为铁,伴生有价元素钴硫可综合回收。为开发利用该矿石,采用磁选—浮选流程进行了选矿试验研究。结果表明:原矿磨细至-0.076 mm占65%后经1粗1精弱磁选可以获得铁品位为66.85%、回收率为87.85%,硫含量为0.28%的铁精矿;磁选尾矿经1粗3精2扫钴硫混合浮选,获得了钴含量为0.291 7%、硫含量为39.37%,钴、硫回收率分别为66.89%、71.55%的钴硫精矿。试验结果可以为该矿石开发利用提供依据。

中关铁矿钴回收试验研究

通过试验研究,确定对磁选尾矿中Co金属作为副产物回收的可能性,并确定合适的浮选工艺,在不影响原有磁选工艺的前提下,加入适当的调节剂CaO、起泡剂2#油、捕收剂丁基黄药,浮选钴精矿品味即达到0.341%,回收率71.06%,经济效果显著。

中关铁矿阶段深孔崩矿嗣后充填采矿方法试验研究

为进一步研究采矿方法的适用性,中关铁矿在-230 m水平13^(#)穿脉矿体厚大位置进行了大直径垂直深孔一次回采60 m段高的采矿方法试验研究。提出了试验矿块位置及结构参数,确定了凿岩硐室、底部结构参数及掘支方式、中深孔及大直径深孔切割拉槽的炮孔布置参数、装药量及起爆方式,大直径深孔炮孔布置参数、装药量及起爆方式等;最终形成一套适用于富水破碎金属矿山井下实际的安全、高效、技术先进、经济合理的大直径阶段深孔侧向崩矿嗣后充填采矿技术,并应用于采矿生产实践,取得了较好的效果。

中关铁矿超细全尾砂固结粉充填胶凝材料试验研究

为了降低充填采矿成本,针对中关铁矿超细全尾砂充填料,利用中关地区固废资源,开展了固结粉充填胶凝材料试验研究。首先开展了盐基和碱基固结粉激发剂配比试验,由此确定碱和盐激发剂的合理配比范围;然后,针对盐基和碱基激发剂合理范围,开展固结粉胶凝材料胶结体强度正交试验。根据正交试验的极差分析、回归分析以及对胶凝材料特性要求,最终确定了固结粉优化配比为碱激发剂10%,盐激发剂15%。由此确定固结粉胶凝材料激发剂与矿渣微粉配比为1∶3;最后,根据固结粉优化配比制备胶凝材料,分别采用1∶4和1∶8的胶砂比,进行全尾砂固结粉胶结体强度验证试验。结果表明,胶砂比1∶4全尾砂胶结体28 d强度大于2.5 MPa,满足中关铁矿一步采场对充填体强度要求;1∶8胶砂比全尾砂胶结体强度大于1.5 MPa,可以用于嗣后充填二步回采矿柱的采场充填胶凝材料。

中关铁矿选矿厂磨矿工艺优化

为了提高选矿厂磨矿效率,降低球磨机吐出顽石量,中关铁矿针对一段自磨机磨矿、二段球磨磨矿工艺中矿石较硬、磨矿效率低、球磨机易吐顽石等问题,进行了物料进球磨机前预选和进球磨前破碎等工艺优化研究。通过在球磨前增加预选装置,将筛上物中的非磁性物料提前抛出,减少了进入球磨机的给矿量;在进入球磨机前的大倾角皮带下方增加对辊破碎机把-25 mm物料破碎成-6 mm物料,将硬度高的矿石进行了破碎。磨矿工艺优化后,提高了磨矿处理量,降低了球磨机吐顽石量,优化了磨矿效果,且经济效益显著。

中关铁矿球磨机磨矿介质尺寸与配比试验

为确定中关铁矿选矿厂球磨机合适的磨矿介质尺寸与配比,采用段氏半理论公式计算出入磨矿石球磨机最佳磨矿介质为φ60 mm钢球和φ40 mm×50 mm、φ25 mm×20 mm钢段,并利用给料粒度相关法和等密度法,通过磨矿介质配比试验确定3种磨矿介质最佳配比为1∶1∶8;磨矿产品细度-0. 074 mm含量66. 66%,相比原矿,-0. 074 mm粒级含量提高54. 13个百分点,且能在一定程度上改善过磨问题。

中关铁矿底部出矿嗣后充填采矿方法试验研究

针对中关铁矿破碎矿体开采难题,开展底部出矿嗣后充填采矿方法的应用研究。首先开展了现场岩体结构面调查与矿石点荷载强度测定,确定矿体与近矿围岩的稳定性级别;然后运用三律适应性原理对底部出矿方法进行分析,对采场宽度、盘区矿柱间距、回采工艺进行优选,确定采场结构及采准工程布置形式;最后分析底部出矿嗣后充填法的主要技术经济指标。结果表明,底部出矿嗣后充填采矿法满足矿山安全生产要求,且矿块生产能力相对提高。

开采扰动对中关铁矿堵水帷幕稳定性影响的数值模拟研究

注浆堵水帷幕技术在矿山基建和生产期可有效地堵截地下水而被众多大水矿山采用,矿山开采的同时需疏干堵水帷幕内围岩中的地下水,为探究疏干排水后开采扰动对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区地质资料、帷幕内外水位变化规律的基础上,建立堵水帷幕三维地质、力学模型,采用数值模拟方法,分析疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明,堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域及刚度与围岩差异较大区域,易形成高应力集中区;疏干排水与开采扰动联合作用对堵水帷幕、堵水帷幕与围岩接触区域应力场分布具有显著影响,矿床开采边界距帷幕越近,影响越显著。研究结果可为堵水帷幕稳定性监测提供依据。

中关铁矿矿坑水回灌试验研究

拟采用回灌技术对中关铁矿进行地下水治理,并进行回灌试验研究。根据回灌试验试验结果,通过地层吸水能力分析、回灌区域回灌能力分析等手段,最终回灌区域选择注浆帷幕以东200m处地下水强径流带区域,标高-179.0^-300m地层裂隙岩溶发育,透水性强,具有很强的回灌能力,可作为后期回灌工程的主回灌层。

中关铁矿阶段嗣后充填采矿法底部结构优化研究

中关铁矿原设计采用双矿房共用单出矿巷道堑沟式底部结构,出矿进路和穿脉巷道局部采用锚网喷支护,出矿过程中,在出矿进路与底部结构交叉处经常发生塌方等险肇事故。为提升底部结构的安全性,结合矿床开采条件,提出了长进路双矿房堑沟式底部结构以及复合加强支护技术,同时对底部结构巷道围岩进行应力实时监测。结果表明:长进路双矿房底部结构成型及稳定性达到预期效果,该结构可大大减少采切工程量,提高装矿巷道的使用寿命,降低安全风险。

中关铁矿矿井通风系统优化研究

为优化中关铁矿矿井通风系统,针对中关铁矿主扇、局扇及各中段通风构筑物设置情况,对矿井通风系统现状进行分析,并测定分析了主要中段通风参数,总结了矿井通风系统存在问题,提出了具体优化改进措施;最后,对改进后的矿井通风效果进行分析及验证。通过对矿井通风系统进行优化改造,有效地改善了井下作业环境,提高了通风系统稳定性和可靠性,保障了矿井安全生产。