白山泉铁矿残留矿柱回收技术及空区处理

结合矿山的实际情况,借鉴国内其它相似矿山的矿柱回收经验,对白山泉铁矿一中段的矿柱进行回收利用,并根据现场情况对采空区进行处理,保证下阶段矿房回采的安全性。矿柱回收采用分段凿岩间柱一次性爆破顶柱和间柱的方案,采空区处理采用下向平行深孔崩落顶柱充填采空区的方法,实践证明,矿柱回收方案是合理的,经济效益和空区处理效果良好,可为国内类似矿山提供参考。     

大型残留矿柱回采时采空区处理方案研究

采空区处理及矿柱回采关系到生产的连续性及安全性。针对青铜沟汞锑矿550中段大型高品位矿柱残留的问题,首先回采前使用人工混凝土矿柱支护空区,施工方案根据经验公式进行设计与稳定性分析,结果可行;其次保留原有点柱及大型矿柱中的部分点柱支撑顶板岩体;最后采用嗣后全充方案,充填整个采空区。该方案既保障人员作业过程中的安全,又争取高品位矿柱尽可能全部回收。     

复杂条件下矿柱回采的相似材料模型试验

在空区末充填的情况下回采矿柱，矿柱与采空区顶板的稳定性是一个关键问题。利用相似理论，建立矿柱回采的平面应力相似材料模型，通过观测模拟矿柱开挖过程的应力与变形变化情况，研究了狮子山铜矿西山特大空区下矿柱回采过程的应力变形的变化规律，结果表明，采用分步凹采预帮永久矿柱的回采方案是可行的，矿柱凹采过程中永久矿柱和采空区顶板足稳定的。矿柱回采的实践证明了相似材料模型试验结果是正确的。     

特大空区矿柱群分区协同开采技术研究与应用

针对高危空区条件下的矿柱群,一直以来国内外均采用多道相对独立的工序小规模处理空区和回采,使得开采过程中频繁地发生垮塌事故,造成人员伤亡与设备损失,且开采效率与生产能力低下,使得部分矿柱不能开采而报损。矿柱群分区协同开采技术为特大空区矿柱群开采提供了一种新的途径,通过采用矿柱群协同开采关联分区法,多层矿柱立体分区协同开采技术,深孔协同开采控制爆破技术,实行回采与空区处理协同、拉槽与回采协同、多矿柱区位协同的三协同开采,将空区处理与矿柱群回采集中在一个步骤安全、高效、协同完成,实现大规模强化开采和高效率作业,从根本上解决了高危矿柱的回采技术难题。     

安庆铜矿高阶段矿柱回采的充填体稳定性研究

安庆铜矿采用大直径深孔采矿法两步骤回采矿房、矿柱，其回采高度近１２０ｍ。充填体稳定性是高阶段矿柱回采过程中一个关键性技术难题。为确保尾砂胶结充填体质量，进行了充填料配比、管道输送、相似材料模型、采场充填体质量检测等试验。在矿柱回采时采取了调整落矿爆破参数、实行强化出矿与强化充填等措施，使高阶段矿柱回采得以顺利进行。     

矿柱高阶段大直径深孔回采爆破模型与爆破参数优化

在安庆铜矿１２０ｍ高阶段大直径深孔矿柱回采工业试验中，为指导爆破设计、改善爆破效果、降低爆破对充填体的破坏效应，建立了高阶段大直径深孔矿柱回采爆破模型，对矿柱回采爆破参数进行了优化，并应用于工业试验，取得了令人满意的效果。     

分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿工艺及爆破设计

露天坑下由崩落法转分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采,过渡期采矿工艺选择及爆破工艺参数设计是维持采场及地表安全的关键。以大冶铁矿为工程背景,为了实现崩落法转充填法的安全过渡,设计了分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采工艺和过渡方案,设计了矿房中深孔凿岩爆破参数、炮孔布置和起爆方式。采用VS150三维扫描系统及Surpac软件对采空区进行扫描及处理,得到采空区实际边界和采场经济技术指标,为后续矿柱回采爆破设计优化提供依据。该采矿方法的工业应用效果较为理想,取得了较好的经济技术指标:贫化率9.58%,损失率7.94%,炸药单耗0.3~0.35 kg/t,大块产出率6.3%。     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

盘区矿柱回收与充填体稳定性的数值模拟研究

盘区隔离矿柱回采的核心问题是能否在矿柱回采过程中保证顶板和两侧充填体的稳定性。 针对龙桥 铁矿充填成本高、盘区矿柱占有储量大等问题,提出了全部回收和部分回收 2 种盘区矿柱回收方案。 根据矿山实际地 质和具体实践资料,建立了三维计算模型,利用 FLAC3D 软件对 2 种回收方案进行了计算,通过分析和比较采场围岩 变形、塑性区及应力状态,确定了合理的回收方案。 计算结果表明:全部回收盘区矿柱会造成采场大范围的破坏,难以 实现回采目标;部分回收即留设部分矿柱作为永久矿柱承载,可以基本确保采场的稳定性。 研究结论可以使龙桥矿 矿柱回收率达到 64. 3%,也可供同类型矿山作为参考设计依据。     

大直径深孔回采高阶段矿柱的技术探讨

安庆铜矿矿柱采用大直径深孔采矿法回采，回采阶段高度１２０ｍ，矿柱回采时充填体的稳定性是一个令人关注的问题。本文就安庆铜矿尾砂胶结充填体动载力学参数的试验研究和充填体的稳定性进行了分析，并对大直径深孔爆破技术进行了探讨。     

束状孔大量落矿残矿高效回采工艺技术研究与应用

针对空场法开采中空区群治理和矿柱群回采的难点问题,以束状孔变抵抗线爆破技术为基础,开发了束状孔大量落矿残矿高效回采工艺技术,成功应用在多个矿山的采空区治理与残矿资源回收中,取得了良好的效果。     

基于RG井下电视系统的空区冒落监测

排山楼金矿露天转地下后,采用有底柱空场法开采露天境界外矿体,形成了大规模的连续采空区,对地表及井下安全生产埋下安全隐患。RG井下电视系统的空区顶板钻孔监测表明,空区顶板存在3~4段稳定性较好的岩层可作为冒落的控制层,利用钻孔冒落断面形状和350 m平硐观测冒落状况推测空区顶板冒落线形状,并根据冒落线形状提出了留设"L"型安全维稳矿柱、协调矿石回采和充填作业、爆破参数控制和调整排尾砂方向等维护顶板稳固性的技术措施,收到了较好的效果,也为从空区冒落投影线边缘向空区内部逐步渐进的充填处理技术的提出提供了依据。     

露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究

境界顶柱是露天开采和地下开采有序进行的保证,其合理的厚度对露天转地下具有重要意义。为确定新桥矿露天转地下境界顶柱安全厚度,运用厚跨比法、荷载传递线交汇法和结构力学方法对境界顶柱安全厚度进行理论分析与计算,并用ANSYS对不同跨度和不同境界顶柱厚度进行数值模拟。通过对理论计算和数值模拟结果的分析,得到了不同采空区跨度下的境界顶柱安全厚度。根据分析结果可以有效地确定矿山的境界顶柱厚度,为露天转地下安全生产提供可靠的指导。根据矿山30 m的实际开采跨度,推荐新桥矿的境界顶柱安全厚度为24 m。     

复杂采空区充填开采对地面建筑的影响研究

矿山地下开采引起的围岩应力变化及地表变形影响着地面建筑物的安全。采用ABAQUS有限元软件对金属矿山充填开采引起的岩体变形及地表移动规律进行了研究。以矿山实际开采现状及实测数据为基础，建立了具有复杂空间结构的三维地层模型，利用子程序SIGINI编程施加地应力，采用修正Mohr-Coulomb模型模拟岩体，计算得出：由于围岩力学强度较高，开采引起顶板下沉量相对较小，充填对于控制底鼓具有一定抑制作用；预留矿柱主要承受较大竖向压应力，矿柱尺寸越小压缩量越大；地表充填站位于采空区边缘位置，水平及竖向位移相对较小，地表变形主要集中在采空区中部位置。研究成果可为矿山安全开采提供依据，为地面监测点的选择提供参考。     

基于空区实测的隐患资源回收综合技术研究

金属矿床地下开采形成的大量采空区不仅危及矿山的安全,而且对资源的充分回收造成严重的困难。因此,以先进的空区探测系统为手段,开展以空区精密探测为基础的相关技术的研究与应用,已经成为我国金属矿山安全生产所面临的重大前沿研究课题。综合运用理论分析、现场探测、地质建模等方法,以空区激光探测系统、矿业软件Surpac为主要工具,针对铜坑矿隐患资源回收具体工程实际,开展基于空区实测的复杂边界矿柱回采可视化技术的研究,获得了准确的矿柱三维模型及爆破设计参数,为有效回收隐患资源提供了重要的基础。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

膏体充填条带开采技术

为了解决煤矿采空区全部充填开采成本相对偏高的问题,同时有效地控制煤矿开采地表沉陷和保证承压水上采煤的安全性,提出了煤矿膏体充填的条带开采技术,该技术以煤层顶板(关键层)、受承压水影响的底板极限垮落步距和条带煤柱留设的理论为原则,设计了膏体条带充填的充填宽度和留设宽度,并对影响条带充填体稳定的充填体尺寸、物料的配比、充填体空间的围岩岩性、地质构造和充填体侧向应力等因素进行分析。理论分析证明该技术构成的"煤层底板—充填条带—上覆岩层—主关键层"的结构体系能够有效控制地表下沉和减少底板破坏深度,达到承压水上建(构)筑下安全采煤的需求并最大程度地减少充填开采成本。     

爆破动载下高阶段充填体稳定性研究

充填体不产生大规模破坏是高阶段矿柱成功回采的关键。为了指导矿柱爆破设计、降低爆破对充填体的破坏效应, 试验研究了充填体动静力学特性, 分析了爆炸应力波在充填体界面的传播规律, 计算了爆破动载下高阶段矿柱不同开采高度充填体动静应力。对爆破动载下充填体稳定性进行了系统研究。     

基于FLAC3D的铁矿山露天转地下境界顶柱稳定性研究

针对露天转地下开采过渡期间露天与地下同时开采相互影响的问题,对境界顶柱的合理厚度进行了研究。基于材料力学和结构力学理论,对境界顶柱的合理厚度进行了理论计算。采用三维数值模拟实验方法,对不同的顶柱厚度进行了实验研究。获得了在相同采空区跨度下不同厚度的境界顶柱稳定性规律,并提出了优化方案。采用该方案能够有效地提高露天转地下开采过渡期间的安全性和资源利用率。     

Surpac软件在露天矿复杂空区三维模型建立中的应用

介绍三维可视化矿山工程软件Surpac在复杂空区三维建模中的方法与原理,结合三道庄露天矿的实际生产情况,对该矿区地表及地下空区群进行三维可视化建模,对Surpac软件在我国露天矿的应用具有重要意义。