破碎矿体下向进路胶结充填人工假顶强度需求研究

下向进路胶结充填采矿中进路顶板的稳定性主要取决于假顶层的强度。以三山岛金矿极破碎矿体为研究对象,根据下向进路人工假顶层充填体的受力特征,采用弹性力学-梁模型与弹性力学-薄板模型分别计算下向进路胶结充填假顶层强度需求。在考虑安全系数的基础上,结合经验图表法与典型矿山类比法,综合推荐下向进路假顶层胶结充填体强度,为矿山人工假顶设计提供借鉴和技术支撑。     

喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体配比研究

充填体强度是影响地下采场稳定性的重要参数。本文以喀拉通克铜镍矿为研究对象,通过理论计算分析确定了喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体胶结充填体强度要求,即3 d强度不小于0.7 MPa,同时通过对矿山胶结充填体进行抗压强度试验,得到了不同浓度、不同配比的28 d抗压强度,并对数据进行拟合,得到了不同浓度条件下砂灰比与充填体强度关系,最后,根据试验结果,获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术经济分析

采用弹性力学中梁理论的分析方法,建立了下向进路充填体的力学模型,求出了下向进路承载层的应力分布规律及最危险点的位置,确定了下向进路胶结充填采矿法充填体稳定性评判依据.在此基础上,将可靠度理论引入下向进路胶结充填采矿法充填体的相关研究,提出了基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术经济分析方法,并结合某矿山实际情况,建立了该矿山下向进路胶结充填采矿法承载层稳定性可靠概率为90%时,不同进路宽度条件下承载层厚度与充填成本之间的关系方程.研究表明加大承载层的厚度、减少承载层中的灰砂比,既可保证承载层的稳定性,又可以降低充填成本.对不同进路宽度时承载层厚度与充填成本之间的关系对比分析表明,当该矿山进路宽度增加到5.5 m或6.0 m时,承载层稳定性可靠度达到90%时充填成本将增加3.5%或7.7%,采场的生产能力将提高10%或20%左右.该项研究对安全、高效、低成本的矿石回采具有较为重要的理论意义和现实意义.     

高阶段嗣后分层胶结充填体强度及结构优化研究

为解决高阶段嗣后分层胶结充填体强度设计保守导致充填成本过高的问题,以大冶铁矿矿岩—充填体力学参数为基础,通过3种力学理论模型进行了分层胶结充填体强度需求解析计算。开展了以充填次数与分层结构为影响因素的充填体强度影响规律研究,得到了胶结充填体强度与充填次数之间的数学模型及折减系数。采用FLAC3D软件进行了二步骤采充时序的数值模拟搜索计算,得到了中间层充填体的黏聚力及强度需求的最小数值解,并在此基础上对高阶段嗣后分层胶结充填体的灰砂比及分层结构进行了优化。研究成果有助于大幅减少矿山胶结剂用量,降低充填成本,可为类似矿山进行充填体结构及强度优化设计提供参考。     

大尹格庄金矿深部采场胶结充填体强度研究

依据工程类比和理论计算分析，确定了大尹格庄金矿深部采场的胶结充填体需求强度，即3 d充填体强度不少于0.5 MPa，整体稳定强度不少于1.0 MPa。同时，对大尹格庄金矿的尾矿进行了胶结充填体抗压强度试验，得到了不同灰砂配比、不同料浆浓度、不同养护时间的分级尾砂和全尾砂胶结充填体抗压强度；根据试验结果，获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

上向进路充填采矿法充填体强度设计

矿山常采用经验类比的方法确定上向进路充填采矿法充填体所需强度,该方法主观随意性较大,忽略因素较多。为了更科学合理地确定上向进路充填采矿法充填体所需强度,文章以充填体所起到的力学作用及爆破应力波的影响为分析依据确定小官庄铁矿充填体所需强度。考虑到上向进路充填采矿法中充填体应该起到自立性人工支柱和支撑顶板岩层松动压力的力学作用,同时考虑到爆破应力波的影响,通过自立强度模型方法、扩大压力拱理论和ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件模拟分别得到相对应的强度,综合确定出该矿的充填体所需强度。文章确定上向进路充填采矿法充填体所需强度的过程和方法,为相似矿山充填体强度确定提供了较为科学合理的参考。     

下向进路充填采矿法人工假顶强度及配筋参数研究

构筑人工假顶是下向进路充填安全高效采矿的关键和前提,人工假顶充填体强度与配筋参数相互关联,直接决定着回采作业的安全性与经济性。通过建立顶板多层充填体普氏平衡拱模型,优化下向进路充填假顶所受荷载的计算方法;应用薄板理论及弹性力学理论并结合下向进路充填采矿工艺,解析充填体假顶强度要求;将钢筋混凝土结构设计方法应用于下向进路充填假顶配筋率计算,形成下向充填采矿人工假顶强度及配筋率的整体方案。以某金银矿山大结构参数（5 m×5 m）回采进路为例,提出假顶厚2 m,充填体强度不小于5 MPa,Φ12 mm钢筋（HRB335）网度300 mm×300 mm,配筋率0.106%的技术要求,对合理构筑人工假顶和安全高效应用下向进路充填采矿法具有指导意义。     

考虑接触面特性与采充时序的胶结充填体稳定性评价

胶结充填体稳定性分析与合理强度设计是充填采矿成功实施的关键,基于典型充填采场工程,通过充填体、矿岩体室内压缩试验和充填体—边界介质组合体直剪试验获取相关力学参数后,构建了考虑接触面特征和采充时序的目标胶结充填体稳定性分析三维数值计算模型,系统分析了目标胶结充填体位移、应力和塑性区分布特征。结果表明,相同灰砂配比目标胶结充填体,在考虑接触面特性后的位移量增大,应力值降低,塑性区与破坏区减小,更能体现充填体与边界介质接触的拱效应作用,与实际相符。研究结果可为矿山胶结充填体强度设计优化提供参考。     

下向进路式充填采矿方法在毛坪铅锌矿的应用研究

下向进路式充填采矿方法在金属矿山被广泛应用。目前,对充填材料制备、充填作用机理、充填体质量及稳定性分析、进路参数优化等已经开展了深入研究和工程实践。充填体的稳定性和接顶率一直是该采矿方法应用的两大难题。针对毛坪铅锌矿的采矿方法以及存在的问题,通过开展现场研究与生产实践,形成一套成熟、高效、安全、经济的下向进路式充填采矿工艺,从而确保充填体稳定和较高充填接顶率。近几年来该矿发生的充填体冒顶事故为零,进路的充填接顶率在95%以上,采矿成本降低到146元/t。该矿采用的下向进路式胶结充填法的研究成果与采矿工艺可为类似矿山开采提供参考。     

碎石胶结充填料配比的优化

对高龙金矿下向分层进路胶结充填采矿法所用的充填材料进行了室内试验研究。试验内容包括充填骨料物理性能测定和胶结充填材料配忆试验。通过试验,优化了碎石胶结充填材料配比。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

尾砂胶结充填体的强度特性及与开挖矿体的合理匹配

为合理确定在嗣后充填法中一步骤采空区充填体临界强度及固化时间的范围,以某铁矿尾砂为充填骨料,开展了不同配比参数下尾砂胶结充填体坍落度及抗压强度试验。建立了尾砂胶结充填体强度增长规律模型,并量化分析了采空区内充填体临界强度及固化时间的合理范围。结果表明：充填体固化强度随着养护龄期的增加呈指数函数递增趋势,且质量浓度越高的充填体强度增长越快;充填料浆坍落度随着质量浓度的增加基本遵循指数函数下降规律,而灰砂比对充填料浆坍落度的影响与质量浓度的范围有密切的联系;构建了能量匹配系数K值表征充填体与开挖矿体间的关系,获得了K值与充填体强度及固化时间的关系。据此定量分析出该矿山一步骤采空区充填体的临界强度为1.9 MPa,确定了灰砂比1:4、质量浓度66%的充填体,固化时间26 d后,方可进行二步骤矿体回采,比现场回采时间提前2 d。     

基于采充时序的空场嗣后充填体强度要求优化研究

为解决江西某钨矿空场嗣后充填法一步骤采场充填体强度要求优化设计问题,以该矿开采技术条件为基础,利用加拿大米切尔法进行了强度要求解析计算,并基于实际采充时序过程,考虑充填体与矿岩接触作用、二步骤采场非胶结充填体对一步骤采场胶结充填体侧向推力作用,提出了充填体强度要求修正解析方法,并计算了同等条件采场充填体强度要求,进而采用FLAC3D开展采充时序过程中一步骤采场充填体强度要求数值解的搜索计算,对比分析了充填体强度要求数值解与两种解析解,讨论了米切尔法的适用性,校验了修正解析模型可靠性,可为同类矿山充填体强度要求优化计算提供参考。     

不同形状尺寸充填试样强度研究

通过开展不同形状、尺寸充填试样单轴抗压试验,进行全尾砂胶结充填体强度尺寸效应研究,探究全尾砂胶结充填体尺寸效应现象及不同形状与尺度充填试样间的强度换算。研究表明:在料浆砂灰比和浓度相同条件下,大尺寸充填试样抗压强度高于小尺寸充填试样;各形状及尺寸充填试样强度呈幂函数关系,强度间换算关系与砂灰比及料浆浓度无关,可由同一函数表达。     

窄长采场胶结充填体强度要求及结构设计

为了解决金厂河多金属矿空场嗣后充填法窄长采场胶结充填体强度要求优化设计问题,以该矿矿岩-充填体力学参数为基础,利用优选3种理论方法,进行了强度要求解析计算。通过构建矿山典型开采区域的三维数值模型,采用FLAC^3D软件开展了两步骤采充时序的数值模拟计算,搜索得出了一步骤窄长采场胶结充填体极限稳定状态下的强度数值解,进而对比分析了充填体强度要求数值解与理论解,确定了一步骤窄长采场胶结充填体所需的强度和结构设计,可为同类矿山胶结充填体强度要求优化设计提供参考。     

分层尾砂胶结充填体单轴抗压强度的测试研究

采用高阶段空场嗣后胶结充填法的矿山,充填设计常采用不同配比的尾砂胶结充填体进行分层充填。通过室内试验,对灰砂比为16、18的尾砂胶结充填体进行分次充填并测试其单轴强度;对配比一定、浓度不变时的充填体的单轴强度实测值进行拟合,得出了充填体分层数与其单轴抗压强度的非线性回归方程,并剖析了分层充填体破坏时产生端部效应的机理。采用RFPA软件模拟了某铁矿分层充填体的破坏过程,数值模拟结果与试验结果相符,验证了分层充填体端部效应破坏理论的正确性。     

尾砂充填料浆泌水特性及其对充填体影响研究

通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度,但该观点未考虑料浆泌水对充填体的影响.利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响.研究发现:1)少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制.2)料浆泌水会显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差.但泌水后各...     

废石尾砂胶结充填工艺模型试验研究*

为深入解决制约废石尾砂胶结充填工艺发展的关键技术问题,探究废石尾砂胶结充填料浆沉积及堆存规律,设计了废石尾砂胶结充填工艺模型试验装置,依据采矿工艺、充填工艺原则及工程布置要求,制定了废石尾砂胶结充填模型试验方案,运用形态测量及充填体横剖切割揭露等手段进行充填体模型质量评价,并确定了最佳充填工艺。 研究表明,无论是废石均匀铺设还是废石锥形堆放下料方式,废石料与尾砂胶结料浆同步下料时,充填体胶结效果最佳;选择最适宜的充填工艺技术不仅能有效提高废石尾砂胶结充填体强度,而且能减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山井下充填工艺优化提供了科学依据。