地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析

为防止露天转地下开采中,露天矿残余边坡突然垮落可能引发安全事故,以孟家铁矿露天转地下开采工程为研究背景,采用FLAC3D数值模拟方法,研究了随着地下开采深度不断增加,露天矿残余边坡围岩的应力场、位移场及塑性区的变化规律,以及覆盖岩层对边坡稳定性的影响。结果表明:(1)覆盖层散体能够吸收和转移露天矿残余边坡的应力,对能量释放起到缓冲作用,进而起到支撑边坡及围岩的作用;(2)随着地下开采深度不断增加,始终保持覆盖岩层上平面处于一个稳定的标高,能够有效改善露天矿边坡应力场和塑性区的分布状态,对边坡围岩变形起到一定的抑制和约束作用。

基于响应曲面法的崩落法采场结构参数优化

针对无底柱分段崩落法放矿过程中顶部、侧面和正面等各部位废石混入情况无法定量分析的问题,设计了一种原位替换法相似性物理模拟试验,得到了各部位废石混入量,找到了各部位废石混入关键点。利用Design-Expert中Box-Behnken方法设计了15组试验,系统研究了分段高度、进路间距和崩矿步距之间交互作用对废石混入的影响,构建了以混岩率为响应值的二次响应面模型,运用响应面分析法得到了最优采场结构参数,并对优化结果采用原位替换法进行了验证。结果表明:(1)采用矿山原结构参数分段高度、进路间距和崩矿步距分别为12 m、12 m和3 m进行原位替换法相似性物理模拟试验,当矿石回采率为80%时,正面废石、两侧废石和顶部废石的混入率分别为16.7%、8.3%和2.5%,矿石总混岩率为27.5%;(2)对响应面模型进行分析,分段高度、进路间距和崩矿步距及其交互作用均对矿石混岩率有显著影响,回归模型拟合的相关系数接近于1,方程的预测数据和实际数据之间具有一致性,优化后的分段高度、进路间距和崩矿步距分别为16.59 m、17.42 m和4.02 m;(3)矿石回采率为80%时,优化后的结构参数与原结构参数相比,正面和两侧废石混入率分别降低3.6%和1.7%,顶部废石混入率增加0.7%,总混岩率降低4.6%,取得了较好的放矿效果。上述研究进一步表明:采用原位替换法对废石混入规律进行分析,并通过响应面法对结构参数进行优化的研究思路具有一定的实用性和可操作性,对矿山采场结构参数优化具有一定的参考意义。

挑檐式结构无底柱阶段崩落采矿法试验研究

崩落采矿法在实际生产过程中矿石损失贫化较难控制,放矿过程中废石漏斗的形成与破裂是造成矿石损失贫化的主要原因。为延缓放矿过程中废石漏斗的形成和到达放矿口的时间,提出了一种挑檐式结构的无底柱阶段崩落采矿法。该方法以阶段为单位,使得每个下分段都超前其上分段一个挑檐距离,在回采巷道工作面形成挑檐结构,回采工作都在其正上方挑檐结构的遮掩下进行。为验证挑檐结构方案的放矿效果,利用多分段放矿模型进行了挑檐结构下放矿和传统结构下放矿2组物理模拟试验,认为在保持矿石回采率80%的情况下,挑檐结构的矿石贫化率可降低5.3个百分点。在弓长岭井下矿-280～+48 m段4-5号穿脉进行了挑檐结构工业性试验,分别对挑檐结构和原结构进行了9个崩矿步距回采的放矿跟班测定。结果表明:挑檐结构与原结构相比,贫化率可降低3.8个百分点,主要原因是挑檐结构可阻挡顶部覆盖岩石,使其向本分段崩落矿石后方移动,而不出现侧漏现象,提高了纯矿石放出量,矿石贫化减小。上述分析进一步表明:挑檐结构方案施工简单,适用于中等稳定以上矿体地下开采。