低分段空场小步距嗣后充填法在某铜矿的应用

某铜矿500 m水平西部区域为破碎难采矿体,采用低分段空场小步距嗣后充填法进行开采,对回采方案中的采场结构参数、采切工程布置、回采工艺、顶板管理等进行了详细论述,并对低分段空场小步距嗣后充填法和原采矿方法分段崩落法进行了开采技术经济指标对比。研究结果表明,低分段空场小步距嗣后充填法相比于原分段崩落法开采,虽生产能力有所下降,采矿成本有所增高,但实现了本区域恢复开采,工人作业环境安全得到了有效保障,矿石贫化率降低了54.9%,出矿品位提高了40%,损失率降低了17.2%。     

云南大红山铁矿Ⅰ#铜矿带深部回采工艺优化

调查分析了大红山铁矿Ⅰ#铜矿带矿岩强度、构造弱面及矿岩稳定性情况。针对目前该矿采用的点柱式上向分层充填法的多个生产环节均需在空场下作业的现状,对Ⅰ#铜矿带深部回采工艺进行了优化,即矿体厚大部分（厚度大于7 m）采用分段空场嗣后尾砂充填法开采;厚度中等矿体（厚度为4~7 m）采用点柱式上向分层充填法开采;矿体较薄部分（厚度小于4 m）采用条带式回采工艺,并适当降低采场跨度。上述工艺的应用,有助于确保该矿带安全开采,提高开采效率。     

阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用 FLAC３D 软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析.结果表明:跨度为１６m、１８m、２０m 和２２m 的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中２０m 和２２m 跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区.二步骤回采矿柱时,跨度为１８m、２０m 和２２m 的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏.考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为１６m,最优回采顺序为“隔一采一”.     

破碎围岩矿体预控顶分段空场嗣后充填法的研究与实践

针对阿舍勒铜矿650 m中段破碎围岩矿体,采用分段崩矿阶段空场嗣后充填采矿法采场发生垮塌的状况,提出了预控顶分段空场嗣后充填法开采的技术方案。7个采场的回采实践表明:该采矿方法适合阿舍勒铜矿上盘围岩破碎矿体的开采技术条件,并具有采场稳定性好、作业安全、贫化损失率低、生产能力大、综合经济效益高等突出优点,采场实际损失率为4%~5.7%、贫化率为3.3%~10.9%。     

急倾斜厚大矿体采矿方法的选择

地表不允许塌陷时,急倾斜厚大矿体的开采是一个世界采矿技术难题。国内外对此类矿体采用高阶段空场嗣后充填法和高分段空场嗣后充填法。以李楼铁矿厚大矿体的开采为实例,从矿体赋存形态和矿岩稳固性对空场法、崩落法、充填法进行采矿方法的初选。对生产中应用的25 m高分段凿岩空场嗣后充填法和高阶段侧向崩矿嗣后充填法从采场生产能力、采场工程布置、采准工程量、工艺技术、采场充填周期进行技术分析比较,提出以高阶段侧向崩矿嗣后充填法为主,25 m高分段上向扇形孔空场采矿嗣后充填法和浅孔留矿法为辅的采矿方法,能实现安全、高效、大规模生产。随着凿岩设备、装药设备、爆破器材的发展,大孔穿爆,高分段或阶段凿岩在矿山中的应用越来越广泛,对类似开采条件的矿山具有一定的借鉴意义。     

谦比希东南铜矿缓倾斜矿体充填法开采研究

谦比希铜矿东南矿体属于缓倾斜薄至中厚矿体,其1号矿体0线以北矿区矿体埋深已近千米,给安全高效开采带来了较大的难度。本文根据东南矿体北采区3#盘区的开采技术条件,提出了预护顶进路分段空场嗣后充填法、进路分段空场嗣后充填法、进路阶段空场嗣后充填法三种布置形式,经过技术经济详细对比,结合谦比希铜矿开发的当地环境,从采场顶板管理和采场出矿安全性考虑,优先选择预护顶进路分段空场嗣后充填采矿法。     

卡房锡矿247线矿体回采方案数值模拟

卡房锡矿多层矿体上下盘均为稳定性较差的花岗岩,夹层为稳定性较好的大理岩矿体,不同的开采方式对矿体稳定性影响较大。采用3D-σ软件对卡房13-2矿体247剖面矿体的进行了6种不同方案的采场结构参数及4种回采顺序的方案模拟研究分析,得出顶板及矿柱稳定性。结果表明,13-2矿体顶板为大理岩时,可以采用空场法开采,但是采场跨度应控制在12 m以内,且矿柱尺寸不小于6 m;对于247线矿体,建议首先开采与花岗岩接触的凹兜矿,充填后利用空场法开采顶板为大理岩的夹层矿石。结果为类似矿体的开采提供了理论基础,具有一定的参考价值。     

大冶铁矿充填法采场结构参数校核与建议

结合大冶铁矿矿床开采技术条件,对东采-180m水平空场嗣后胶结充填采矿法的采场结构参数进行了校核计算和模拟分析。首先采用力学模型法,将采场顶板简化为简支梁,计算顶板的最大跨度以确定采场结构参数范围,并对矿柱的强度进行计算。其次采用FLAC软件进行数值模拟分析,采用"隔一采一"的开采顺序对矿房和矿柱进行分步开挖,通过对应力分布规律、塑性区和位移变化规律的分析,求解安全系数,并综合开采效率和安全系数等因素,提出了大冶铁矿充填法采场结构参数范围建议。     

大冶铁矿嗣后充填采场围岩变形机理研究

以相似材料模拟实验技术为主要研究手段,借助全站仪、应变计和数码相机等仪器监测了模型围岩的变形、应力以及破坏情况,研究了不同结构参数条件下分段空场嗣后充填采场的围岩变形与应力变化特征,以及发生破坏时的规律与特征。主要研究结果为：揭示了大冶铁矿合理的采场结构参数;采场顶板与矿柱所受应力分布为拉剪应力和压应力;顶板是采场稳定的关键因素,应保证充填体与顶板良好的接触关系,提高接顶率;采场内应力分布规律与回采方向相反,偏向于首采矿块。     

新疆某金矿分段充填法采场结构参数优化

新疆某金矿浅部脉状矿体使用浅孔留矿法开采,但矿山下部约+410m水平脉状矿体逐渐合并成厚大矿体,设计采用分段空场嗣后充填法开采。采用矿山现场测试、实验室试验、理论分析、数值模拟等多种方法和手段,研究了该矿下部的矿岩力学特性和胶结充填材料输送特性及强度特性,得出了分段空场嗣后充填法的最优采场结构参数和充填材料最佳配比,提出了中段平面上盘区矿房的最佳回采顺序。研究结论对采矿方法优化设计以及矿山安全、高效生产具有指导意义。     

不同地质条件下的采场结构参数优化

为了确定不同地质条件下较为合理的采场结构参数,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对不同矿岩稳定性条件下的采场跨度进行选择与优化。以程潮铁矿西区作为研究的工程背景,采用简支梁理论、矿房宽度计算公式对合理跨度与临界跨度进行了计算,并通过FLAC3D数值模拟软件对不同跨度参数的采场稳定性进行了分析。结果表明：矿岩条件为稳固、中等稳固、稳固性较差时的矿房合理跨度分别为18.87、14.93、8.08 m。多矿房回采,位移及拉应力的最大值通常出现在区域中间部位,且矿房跨度的增加极易引起开采区域最大沉降值的迅速增加。矿柱顶板沉降值对矿房跨度也非常敏感。数值模拟结果与理论计算值相符,这表明数值模拟能很好地反映地下开采的真实状态,为采场结构参数确定提供依据。     

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FLAC^3D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10 m, 控顶高度7 m。     

大规模充填采矿采场稳定性研究与结构参数优化

甲玛铜多金属矿二期地下开采采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,为有效控制地压灾害,实现矿体安全高效开采,采用理论计算、Mathews稳定图和FLAC3D数值模拟多种方法对采场顶板及矿柱的稳定性进行综合研究,在此基础上确定合理的采场结构参数。结果表明,12 m、15 m和18 m的采场宽度均能满足矿柱稳定的要求;当采场宽度为18 m时,最大允许采场长度为77.3 m;当采场长度为60 m时,最大允许采场宽度为22.4 m。综合考虑采场稳定性以及深部高应力环境等因素,甲玛铜多金属矿采场宽度采用15 m较为合适,推荐的采场结构参数为15 m×60 m。     

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。     

基于满意度模型的采场结构参数多目标综合优化研究

以矿柱宽度、矿房跨度与分段高度3个主要采场结构参数为影响因素,最大压应力、最大拉应力、顶板位移和矿房回采矿量为评价指标,进行了响应面试验设计。采用3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC^3D联合模型的计算结果,得到响应面结果和评价指标的回归方程,并据此得出单一因素和因素交互作用对评价指标的影响规律; 将回归方程和矿房回采矿量引入基于满意度的多目标优化模型,得到最佳采场结构参数。结果表明,所建立评价指标的回归方程相关性很高,能在试验范围内准确地预测结果; 评价指标受到单因素和因素间交互作用影响,交互作用中,矿柱宽度与矿房跨度交互作用影响最显著。最佳采场结构参数为：矿柱宽9 m,矿房跨度11 m,分段高度12 m; 把该参数应用于招金矿业夏甸金矿,取得了良好的效果。     

缓倾斜极薄矿体采场结构参数优化研究

为进一步提高山东黄金矿业(鑫汇)金矿缓倾斜极薄矿体采场结构的稳定性,对双侧抛掷嗣后充填采矿法的采场结构参数进行了优化。利用有限元分析软件FLAC^3D,并结合矿体实际情况,设计了1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m采场宽度结构等5个方案,计算并分析不同条件下开挖后的最大主应力及最大位移来实现采场结构参数优选。研究表明:随着回采宽度增大,第1步回采后产生的应力和破坏范围明显增大,顶板的下沉位移逐渐增大,在采幅为2.5 m和3.0 m的方案中,在第4步和第5步回采完成应力重新分布后,周边围岩应力呈现上升趋势,有潜在的岩爆风险。在不同的回采过程中,围岩中的应力存在释放的过程,使应力分布达到新的平衡状态。同时经过数据对比分析,针对采用双侧抛掷嗣后充填采矿法的缓倾斜极薄矿体,采场结构参数设置为1.5 m为最佳方案,可确保矿山安全高效生产。     

采场巷道进路断面形状和尺寸参数数值模拟与优化

运用数值模拟、试验采场现场监测对小官庄铁矿上向进路充填采矿方法的断面形状和进路尺寸参数进行了研究。对矩形、半圆拱、三心拱、六边形等4种典型断面进行了应力应变模拟计算,从进路周围塑性区分布、主应力差分布以及位移变形分布3方面进行分析,结合试验采场位移监测数据,认为合理的断面为六边形;针对进路尺寸参数的高度、宽度、长度3个因素对采场的影响,通过最大主应力、最小主应力、竖直方向位移正交数据表的分析,得出最优的参数为进路宽度3.5 m、进路高度3.5 m、进路长度60 m,该参数在现场得到了成功的应用。研究成果对小官庄铁矿的充填采矿方法结构设计提供了理论指导,并对类似矿山具有借鉴意义。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1 000万t/a超大规模地下开采为工程背景,利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径,并基于“隔三采一”的开采方案,采用FLAC^3D软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟,从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明,当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时,采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明:二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时,采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加,底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致,确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m,一步骤矿房宽15 m,二步骤矿柱宽18 m,采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。