破碎复杂矿体回采工艺优化研究

安庆铜矿马头山矿体较破碎,采用大直径深孔崩矿法回采,在前期生产过程中,部分采场出现了大面积偏帮、顶板垮塌等现象,以及工程巷道顶板冒落、变形等地压活动,严重影响到了矿山的安全生产。针对现有15 m宽的采场,通过对采场结构和爆破参数的优化,在后续的回采过程中采场顶板和上盘围岩均未出现较大的垮塌,采场两侧保持完好、规整,有效地降低了矿石损失率、贫化率和大块率,解决了马头山复杂破碎矿体开采技术难题,为安庆铜矿马头山矿体的稳定生产提供了技术保障。     

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%。     

盘区上向分层进路阶梯式回采充填采矿方法应用研究

南京栖霞山铅锌矿采用上向点柱分层充填采矿方法回采,由于随着开采深度的增加,采场顶板及上盘围岩应力集中,引起顶板冒落。为了提高回采作业安全性和回采率,盘区上向分层进路阶梯式回采充填采矿方法由多个采场组成一个盘区,以进路方式由下向上分层回采,每一分层间隔布置Ⅰ、Ⅱ期若干进路,以每条进路为单元分别进行回采和充填,Ⅰ期进路超前Ⅱ期进路形成阶梯式回采,进路充填不需进行采场接顶,一个采场可间隔布置多个作业面进行采矿和充填。为了有效控制Ⅱ期进路回采时Ⅰ期进路充填体垮塌现象,提出了预留梯形矿柱或连续条形矿柱的回采方案,保证了回采作业的安全。应用研究表明,采场的综合生产能力达到每月6 452t,回采率达到了87.1%,贫化率小于3%,生产能力完全达到了设计的要求。     

倾斜破碎难采矿体完整性高效回采技术研究

在地下金属矿山中,破碎难采矿体分布广泛,该类矿体在开采中往往存在巷道采准掘进难、支护难与 矿体回采难等“三难”问题,造成较大的矿石损失贫化。为此,提出适用于该类矿岩条件的完整性高效回采技术,保 障采准巷道稳定性,降低矿石损失贫化,提高开采经济效益。本项目针对和睦山铁矿破碎难采矿体“三难”问题,采 用理论分析、现场监测与物理实验相结合的方法,进行了系统研究。研究结果表明,采空区临界冒落跨度最大值小 于 18 m,矿体具有良好的可冒性;巷道围岩变形过程可分为变形活跃期与平稳期 2 个阶段,冒落活动主要发生于岩 体变形活跃期;通过采用简易光面爆破掘进和喷锚网联合支护技术,可取得良好的支护效果;在此基础上,提出的 诱导冒落法与无底柱分段崩落法相结合的双工作面协同回采方法,通过优化回采参数与下盘残矿回收方法,可有 效降低破碎难采矿体开采中矿石损失贫化的问题,实现该类矿岩条件的完整性安全高效开采,为同类矿山开采提 供借鉴与指导。     

下盘铁矿矿柱爆破回采对上盘矾矿稳定性影响分析

根据七角井铁矿下盘铁矿体和上盘矾矿体的空间赋存关系,如果对铁矿体预留的矿柱进行回采,很有可能对矾矿体的稳定性造成重大影响。为了保障矾矿体的安全高效开采,在回收下盘铁矿体预留矿柱的同时,尽可能减小对矾矿体稳定性造成影响,提出了2种矿柱回收方案和空区处理方案,矿柱回采方案为间隔间柱抽采法和间隔间柱控制爆破堆坝法,并对2个方案进行了数值仿真模拟,模拟结果显示：采用方案一可有效控制上盘围岩的垂直位移量,最终位移量仅为10.83 mm,而采用方案二开挖上盘围岩的垂直位移量较大,达到17.45 mm,可能会造成上盘围岩的坍塌,最终确定方案一为矿柱回收和空区处理方案。     

预留原生矿柱对片理状岩体采场稳定性影响试验研究

片理状岩体是一种特殊的岩体结构类型,其破坏形式主要为结构破坏.受控于该种岩体结构的采场随着上采高度增加,上盘岩体片帮严重,造成二次贫化,威胁同采安全.本文主要利用数值计算、相似模拟等试验结果,成功在片理状岩体采场回采过程中预留原生矿柱,维护了上盘围岩的稳定性,增加了采场回采高度,确保了回采过程的安全性.     

和睦山矿采矿方法的改进

和睦山矿采用分段空场嗣后充填采矿方法,矿房回采到一定阶段形成一定空区后,采场出现顶板冒落、矿柱垮塌等现象,导致矿区矿石贫化率大,回采率低。通过分析,矿区矿岩稳定性差是造成采场顶板冒落、矿柱垮塌的主要原因,采用上向水平进路充填采矿法能有效降低矿石贫化率,提高矿石回采率。     

赤马山铜矿分段矿房法试验研究

赤马山铜矿系中厚以上矿体,上盘中等稳固。采用浅眼留矿法开采时,贫化损失大,采矿强度低,难以适应当前生产要求。为改革采矿方法,试验用分段矿房采矿法,即将矿房设计成菱形,减小上盘围岩暴露面积,以此控制采场的稳定性。这种采矿法大幅度提高了采场生产能力,降低了矿石的贫化损失和采矿成本,对同类矿体开采提供了有益的经验。     

七角井矿柱回收方案及对相邻矾矿体的安全影响分析

针对七角井铁矿的生产实际,为了安全高效回采2 280 m中段以上矿柱,同时确保位于铁矿体上盘的钒矿体安全开采,提出间隔间柱抽采和硐室深孔爆破法、间柱全采与间隔间柱控制爆破堆坝法回收矿柱,并对2个矿柱回收方案进行了模拟仿真。模拟结果显示:采取间隔间柱抽采和硐室与深孔爆破法回收矿柱并处理采空区能够有效控制上盘围岩过度岩移,保证了钒矿体的开采安全,但应注意回收间柱及两侧顶柱后,需立即采用硐室深孔爆破处理采空区,然后再继续类似间隔后退回采,否则会引起矿柱和上盘失稳。间柱全采与间隔间柱控制爆破堆坝法回收矿柱无法保证上盘围岩的稳定,可能会引起上盘围岩垮塌,影响钒矿体的安全回采。应采用微差爆破技术同时爆破顶、间柱,避免发生顶板跨度过大导致冒落。     

缓倾斜薄矿体机械化上向水平高分层分区充填采矿法

华东某金矿属于贵重金属缓倾斜类难采薄矿体。针对原采矿方法中存在的矿石损失贫化率高,采场生产能力低的问题,提出了充填开采新方案。新方案基于矿体和围岩均稳固的矿岩性质,增加采场的长度、阶段高度至100、50 m,提高开采分层高度至5 m,结合机械化开采生产效率高、作业安全的特点提出机械化上向水平高分层充填采矿法。为增大采场生产能力,降低矿石的损失率和贫化率,减少矿石开采成本,采用两步凿岩、分次出矿、一次分区充填的不留矿柱连续回采工艺,充填物料选用复合早强胶结材料和尾砂。生产实践表明:新方案回采效率明显增加,采场生产能力提高40%左右,矿石损失率和贫化率分别下降6%、5%,采矿直接成本与原采矿方法相当,矿山开采可以获得较高的经济效益和生态效益。     

挂帮矿开采低段高无底柱留矿嗣后充填采矿法

残留在露天矿最终边帮上的挂帮矿赋存条件较为特殊,采用传统的地下开采方法开采挂帮矿时,露天矿最终边帮与地下采场的稳定性差、生产效率低。因此,提出低段高无底柱留矿嗣后充填采矿法用于开采位于露天矿最终边帮上的挂帮矿,该方法采用低段高回采,减小围岩的暴露面积;不留底柱,采用中深孔爆破落矿,铲运机出矿,生产效率高;将矿石暂时留在采场,回采后立即充填采空区能有效限制采空区围岩的变形;预留斜顶柱,能够有效提高采空区充填效果。将该方法用于开采大冶铁矿东露天尖ⅠN挂帮矿的开采,实践结果表明：在预留采场与边坡之间的保护矿柱的情况下,该采矿方法能有效保证挂帮矿开采过程中露天矿最终边帮的稳定和采场生产安全,高效地回收残留在露天矿最终边坡上的挂帮矿。     

千枚岩采场支护结构相似模拟试验研究

针对千枚岩采场围岩严重片帮问题,建立相似材料模型,对千枚岩采场稳定性进行模拟。模拟试验结果表明,预留原生点柱可以有效降低采场中部拉应力。回采过程中,在距底柱16m和28m处保留原生点柱对采场围岩进行支护,在很大程度上改善了地压作用对采矿作业造成的危害。研究表明矿柱断面为4m×4m是合理的,预留矿柱的矿量远远小于因上采高度增加而多回采的矿量,且大大提高了矿石的回采率。该模拟结果在实际应用中已经取得了良好的效果。     

某矿分段采场上盘围岩稳定性分析及工程应用

为了保证某倾斜矿体分段采场的安全生产，采用理论分析和FLAC3D相结合的方法对不同条件的采场上盘围岩的稳定性进行研究；分析各参数条件下上盘围岩的当量暴露面积、应力、位移、塑性区分布等指标与采场长度、高度之间的关系；结合岩石强度理论、拉应力区分布面积及位移极限判据提出安全经济的结构参数，并通过工程应用对分析结果进行论证。结果表明：当量暴露面积随采场长度的增长率大于随高度的增长率，当采场长度大于40 m时，采场高度对当量暴露面积的影响权重逐渐增大；当采场长度和高度均为40 m时，其上盘围岩沿采场左右边缘及底部分布拉应力破坏区，最大位移量为41.77 mm，局部逐渐产生了塑性区，但各塑性区未发生贯通，可保持自身稳定。工程应用结果表明，开采过程中上盘围岩在出矿期间未出现剥离和掉渣现象，整体稳定。因此，为了有效保证采场安全和生产效率，建议矿山采场高度选择40 m，长度选择40 m。     

深部金属矿山卸压开采研究

为了确保深部资源的安全高效经济开采,以广西某矿业公司深部105号矿体作为研究对象,针对105号矿体即将开展的大规模开采过程中有可能出现的应力诱导矿压灾害,开展了卸压开采研究。根据矿区105号矿体及围岩的岩爆倾向性结论,结合矿区开采技术条件与开采工艺、地应力水平与岩体力学参数,提出了4种卸压方案,并利用FLAC3D及Plot Digitizer软件对4种方案的卸压效果进行模拟分析。结果表明:采场两侧布置卸压槽卸压方案使采场周边应力降低14.8%;切顶和拉底布置卸压槽卸压方案卸压不成功;在上盘深孔卸压爆破卸压方案使采场周边应力降低50.4%,在矿体与围岩之间能形成有效的应力隔离带;矿块分步回采方案使采场周边应力降低63.6%,最终通过最大主应力比较分析确定矿块分步回采为最优方案。     

复杂地形下缓倾斜磷矿床条带充填分区协同开采技术

如何实现复杂地形下缓倾斜矿体安全高效开采是目前亟待解决的关键问题。以宜昌某磷矿为工程背景，根据地应力不均匀分布特征构建分区采场结构，基于“协同开采”理念，提出了与其相适应的条带充 填分区协同开采技术，实现了同一盘区回采与充填协同作业。运用物理相似模拟试验方法，研究了分区协同回采过程中顶板及围岩矿柱的受力变形特征及其变化规律，探讨了分区充填过程中采场矿柱的承载机制。结 果表明：采区之间相互干扰程度较弱，围岩应力转移程度受埋深和开采步骤的影响较大；随着开采与充填的协同进行，不同采区条带上方顶板受拉与受压交错性分布；分区协同回采过程中，围岩及充填体矿柱并未发 生明显破坏，其中一步骤充填体和围岩矿柱是采场内的主要承载体，二步骤充填体的承载作用相对较弱；盘区矿柱之间及隔离间柱发生了非对称性变形。为了进一步降低充填成本，在原有协同充填模式的基础上适当 降低二步骤充填体的力学强度，并通过数值模拟方法验证了优化后采场充填模式的可行性。条带充填分区协同开采技术有助于实现复杂地形下缓倾斜矿床安全、高效、经济开采。     

二步采场上盘围岩稳定性分析及工程应用

三山岛金矿二步采场上盘围岩揭露后出现剥离和掉碴现象,造成矿石的贫化并严重影响采场的安全。采用当量暴露面积法和三维有限元法对不同参数的二步采场上盘围岩的稳定性进行分析,通过计算和分析不同参数的采场上盘围岩的当量暴露面积和揭露后的位移量、应力变化,结合极限允许暴露面积判据、强度理论判据和容许极限位移量判据得出不同参数的采场上盘围岩稳定情况,并通过工业试验提出采场的合理参数和上盘围岩的控制措施。试验表明,采场宽为10 m,高为10 m时,采场上盘围岩揭露后初期稳定性较好, 3 d后局部发生剥离和掉碴现象,不稳定区域主要集中在中部偏上和靠近采场顶板位置,且采用锚索和金属网联合支护方式控制采场上盘围岩效果较好,有效保证了采场的安全并控制了矿石的贫化率。     

白音呼布金属矿采场跨度优选与围岩稳定性分析

白音呼布矿区井下开采已经进入深部,矿体多处于构造破碎带中,节理发育、地压作用显著,围岩等级差异较大,直接影响采场的稳定性。为了探究合理的采场跨度,确保井下矿产资源高效、安全开采,采用数值模拟方法对白音呼布矿区300m中段采场进路跨度及围岩稳定性进行研究,分析了不同采场跨度对围岩位移场与应力场变化及塑性区扩展规律的影响。根据数值模拟计算结果,以采场进路监测点位移曲线、应力变化和塑性区是否贯通为依据,确定井下Ⅲ级围岩采场安全跨度。研究结果表明:Ⅲ级围岩采场进路跨度超过6m后,顶板竖向位移和两帮水平位移显著增加,采场两进路塑性区完全贯通,确定Ⅲ级围岩采场进路的最优跨度为6m。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的 Mathews 稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明,当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明,该采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

浅孔留矿法开采倾斜薄矿脉时围岩稳固性研究

浅孔留矿法适用于围岩中等稳固倾斜薄矿脉的开采。云南某金矿矿体赋存条件适合采用浅孔留矿法,但该矿回采指标极不理想。生产实践表明,采场围岩不稳固是造成回采指标不够理想的主要原因之一。为了研究围岩稳固性对回采指标的影响程度,必须研究岩体力学参数取值。运用Flac3D建立多种采场结构参数模型,加载后进行应力应变数据分析,模拟结果显示,在保持原有结构参数不变的条件下,将采场长度由32m增加到40m、顶柱高度由3m增加到5m,采场上下盘围岩在回采和放矿过程中能保持相对稳固。为了进一步证明模拟计算结论的可靠性,该矿就新方案进行了工业试验,结果显示,试验采场回收率达到70.31%,贫化率达到9.80%,与原有方案相比,回采指标有明显改善。可见,采用数值分析法来研究浅孔留矿法围岩稳固性,可以有效提高回采指标。     

矿山隔离矿柱回采稳定性分析及开采方案研究

冬瓜山铜矿在进行完大规模1步骤矿房回采和2步骤矿柱回采后,形成了大量的采空区和充填采场,致使岩体应力分布十分复杂,盘区隔离矿柱的回采条件已发生根本性改变。通过对开采状态的调研分析,以52-54线隔离矿柱为例,提出了2种隔离矿柱回采方案,从开采难度、矿石回收率、采切工程量等方面进行了对比分析,并结合数值模拟软件FLAC^3D对2种矿柱回采方案进行了模拟。模拟分析显示：方案1隔离矿柱在回采过程中侧壁出现了较大的位移,容易形成侧壁垮塌,并且其塑性区面积较大;方案2在隔离矿柱回采后,采场侧壁位移很小,对于在回采过程中出现的应力集中区域,减小矿房跨度,避免矿壁受到进一步破坏,回采作业对围岩的影响最小。通过综合比较,认为方案2较为合理,为可行性较高的方案。