阶段空场嗣后充填体三维拱应力及强度需求模型

在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中,合理平衡一步骤矿房采场胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法,解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题,本文借鉴土力学应力拱理论,分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系,分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式,基于Marston拱应力二维模型,拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型,得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力学边界解析方法,并通过FLAC3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证。进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中,考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用,以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况,定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式,并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算,与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证,得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φ_c/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φ_c/2时,胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳,最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法。     

铜山口铜矿空场嗣后充填采矿法采场采切方案优化

铜山口铜矿N529采场经生产探矿后,矿体在下部变厚大,上部变中厚。因地表充填系统尚未建成,目前新建采场少。为早日投产,将此采场划为2个矿块回采。采用分段空场嗣后充填采矿法回采上盘矿体,结束后再采用上向式水平分层充填法回采下盘矿体。回采上盘矿体时,第一分段采切工程设计了2个方案,对2个方案的采切工程量、运矿距离、矿石损失贫化、采场建设时间、相邻采场回采影响、安全性、充填准备时间进行了比较,最终选择方案1作为上盘采切方案。     

阶段空场嗣后充填胶结充填体力学强度模型研究

利用普氏平衡拱理论、侧帮楔体滑动理论,构建阶段空场嗣后胶结充填体向临空面滑动的失稳模型,在考虑采场长度、高度、宽度、倾角、围岩和充填体自身材料力学特征、充填体与围岩接触面特性和爆破震动等影响因素的基础上,推导出胶结充填体在极限平衡状态下所需单轴抗压强度理论公式。以某地下稀土矿山为工程实例,开展需求强度设计、影响因素分析和充填配比试验研究,研究结果表明:采场宽12.5 m、高50 m、长40 m和倾角68°时,考虑1.5的安全系数后,充填体设计需求强度1.55 MPa;需求强度随采场长度、高度增加而增大,随采场宽度、倾角增加而减小;采场高度、宽度、倾角和长度对需求强度影响依次降低;推荐灰砂比1∶6、质量浓度78%的充填料浆,28 d抗压强度1.52 MPa,塌落度26 cm,流动度210 mm,流动性能较好,泌水率9.4%,不离析满足生产要求。     

空场嗣后充填与充填采矿法相结合回采上盘破碎矿体的探索与实践

兰坪金鼎铅锌矿Ⅰ~#、Ⅱ~#矿体为特大型倾斜厚矿体,矿体稳固,上盘围岩松散破碎。在使用预留顶板空场采矿法回采时,矿石损失率较大,预留的高品位护顶矿石成为了一种永久损失。结合此类矿体国内外开采方法现状,探索实践出了一种空场嗣后充填与充填采矿法相结合的采矿方法。实践表明,此种采矿方法可大大减小上盘围岩暴露面积,并提高矿石回采率与开采强度。     

空场嗣后充填法采充顺序对地表变形影响研究

采空区充填是预防矿山地下开采导致地表变形、开裂以及建(构)筑物损坏的主要途径,但开采和充填过程中覆岩移动依然存在,不同的采充顺序对地表影响也存在差异,因此,研究确定合理的采充顺序十分重要。以某大型铜镍矿地下开采为研究对象,根据矿体、覆岩岩层及地表第四系空间位置关系,结合矿体开采方案,采用数值模拟方法分析了矿山3种不同采充顺序下覆岩移动与地表变形影响情况,结果表明:随着开采深度增加采充顺序带来的地表变形差异性减小,研究的对象距地表291m时矿体不同采充顺序产生的地表变形位移值差异约为6%;采充顺序对覆岩形成"移动拱"的影响最为突出,主要体现在"移动拱"范围和位移大小上,是评判开采顺序影响的重要研究内容。     

阶段空场嗣后充填采场结构参数优化研究

合理的采场结构参数对于保障矿山安全高效开采至关重要。以金山店铁矿为工程背景,采用简支梁理论、荷载传递线理论和厚跨比理论计算采场临界跨度,并运用FLAC3D软件对8,10,12,15m4种采场跨度方案进行数值模拟研究,从位移变化规律、围岩应力分布以及塑性区分布情况进行计算分析,确定了有利于采场结构稳定的参数。研究结果表明:当采场跨度为10 m时,既能保证采场稳定,又可高效生产,研究结果能够为国内外空场嗣后充填法推广应用提供理论参考依据。     

基于正交试验的空场嗣后充填采矿法采场参数的确定

采场参数直接影响矿山采场安全性以及经济效益,以云南某矿山为例,利用正交试验设计方法,研究不同矿房、矿柱尺寸,以及充填体不同沉降率时,围岩塑性区显现规律。得出以下结论:影响位移量的主次顺序为矿房尺寸矿柱尺寸充填体沉降率,其最佳组合为A1B4C1,随着矿房尺寸的逐渐增大,位移量呈上升趋势,且上升幅度较大,随着矿柱尺寸的增大,位移量逐渐减少;影响塑性区体积大小的主次顺序为矿房尺寸充填体沉降率矿柱尺寸,其最佳组合为A1C1B4,塑性区体积随着矿房尺寸的增大而逐渐增大,随着充填体沉降率的增大而逐渐减小。最终选取矿柱6m,矿房跨度35m的采场结构参数。     

改进铜坑锡矿分段空场嗣后充填采矿法的设想

铜坑锡矿采用一步骤采场和二步骤采场宽度相同的分段空场嗣后充填采矿法开采 ,其胶结充填量占总充填量的 50 %。作者提出改进方案 :用较小尺寸布设需胶结充填的一步骤采场 ,用较大尺寸布设非胶结充填的二步骤采场。这样可达到减少胶结充填量 ,降低充填成本的目的     

分段空场嗣后充填采矿法集约化开采顺序优化研究

某矿山是一个水文地质条件复杂,生产多年的老矿山,矿山采用空场法开采,多中段同时生产,采场多,生产效率低,时有采场顶板冒落等问题发生,严重影响企业的安全生产。为了解决这些问题,企业采用了分段空场嗣后充填采矿法,虽然大大改善了采场回采的安全,但矿山采用多中段生产,造成中段间相互影响,生产效率低,且存在潜在安全隐患,本研究在分段空场嗣后充填采矿法的前提下,采用数值模拟软件,依据摩尔-库伦破坏准则,通过对拟定的不同开采顺序采场回采进行数值模拟,分析不同开采顺序采场的应力及位移的变化情况,从而能选择适合矿山的开采顺序,为矿山实现集约化、规模化开采提供了依据,对矿山的安全、高效、经济的回采有至关重要的意义,也为类似矿山的开采提供了借鉴依据。     

黄沙坪矿区阶段空场嗣后充填法采场结构参数研究

针对黄沙坪矿区厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿法采场结构参数的选择,利用FLAC^3D数值模拟软件进行试验模拟。通过对数值模拟结果进行分析,阐明了各影响因素与采场稳定性之间的关系,得出对采场稳定性影响程度的排序为：矿房长度>间柱宽度>顶柱厚度,以此进行采场结构参数优化。结果表明,矿房长度为50 m,间柱宽度为8 m,顶柱厚度为5 m是该矿山的最优采场结构参数。     

两步骤分段空场嗣后充填法在落凼矿应用研究

落凼矿原使用的留设矿柱的分段空场嗣后充填采矿法存在损失率偏大的问题。针对该问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法进行开采,以降低落凼矿的采矿损失率,并根据矿体的倾角不同提出两种不同的底部结构布置方式,以降低采场的贫损指标和采切工程量。试验结果表明:与原有采矿方法相比,该采矿方法经济技术指标占优,安全可靠,大大降低了采矿损失率,提高了回采率,大大提高了落凼矿的经济效益,可在落凼矿推广使用。     

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。     

阶段嗣后充填采充过程稳定性分析与充填体强度匹配研究

以阶段嗣后充填采矿法的司家营铁矿南区为研究背景,在现有的工程地质资料的基础上,运用经典理论模型法和工程类比计算法,通过对矿房、胶结充填体、围岩作用下充填体和采场承载结构矿柱等四个方面进行稳定性分析,以及对充填体强度与采场围岩进行匹配研究,进而验证充填体强度在回采和充填过程中能否满足稳定性的要求.     

下行中深孔空场嗣后充填采场结构参数优化研究

充填体下进行矿体回采时采场的稳定性至关重要,合理的采场结构参数对保障采场安全高效的回采起重要作用。以喀拉通克铜镍矿2#矿床东段矿体为工程背景,基于现场充填体假顶厚度,通过荷载传递交汇线理论、跨厚度比法、国外经验图表法和经验类比法预估采场极限跨度,并利用FLAC3D数值模拟软件对7m、8m和9m3种采场跨度方案进行数值模拟研究,分析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,确定在充填体假顶作用下最优的采场结构参数。研究结果表明:当采场跨度为8m时,既能保证采场稳定性,又能最大程度发挥采场生产能力。     

下向矩形进路充填体强度需求应用

通过采用弹性力学简支梁、薄板及加拿大米切尔理论模型等分析方法,结合尾矿胶结充填体的物理力学参数,计算了下向矩形进路充填体顶板的理论强度需求。同时,通过近两年充填站取浆养护充填体的强度试验数据,统计分析了可定量表征实际充填强度工业离散性的浮动安全系数,最终得出了适用于企业现阶段充填质量控制水平的下向进路充填体实际强度需求。通过研究和试验,优化了充填配比设计参数,达到了合理降低胶结充填成本、提高矿山综合经济效益的目的。同时,为类似矿山下向进路充填体强度需求优化提供参考。     

分段空场嗣后充填采矿法安全高效开采工艺实践

以某黄金矿山为实例,介绍了分段空场嗣后充填采矿法安全高效开采工艺应用,包括采切工程布置、回采工艺流程及参数、采矿设备等,并叙述了采空区CMS探测及残矿回采设计过程。该矿山多年的开采实践表明,该采矿方法能大幅度提高生产能力,降低综合成本,提高作业安全,实现矿体开采的安全、高效、经济的技术目标。     

点柱式上向水平分层充填法在马庄铁矿的应用

详细介绍点柱式上向水平分层充填法及其在马庄铁矿的应用。经济技术指标对比表明,上向水平分层充填法是一种经济、高效、安全的采矿方法。     

阶段嗣后充填体稳定性分析与采场结构参数优化

由于矿体的走向长度远大于矿房尺寸,因此将充填体力学问题简化为平面应变问题,推导出充填体在一侧暴露情况下的底部剪应力表达式。结合傲牛铁矿的开采技术条件,通过对不同配比充填体的底部剪应力随矿房高度与宽度变化关系的分析,从而确定矿房与矿柱高为40m,宽分别为40m和30m。该研究成果可以为类似金属矿山开采提供理论依据。     

阿勒泰某金矿采矿方法优化研究

阿勒泰某金矿目前使用浅孔留矿法开采,具有明显的优点和突出的缺点。随着矿脉在深部合并、变厚,为实现矿山安全高效开采,需要对采矿方法进行优化。本文对该矿上部采空区的稳定性进行了评价,设计了优选出的阶段空场嗣后充填采矿法,并提出了充填系统框图。阶段空场嗣后充填采矿法试验采场的采准施工正在进行中,可以预计采矿作业的安全性和经济效益将大幅提高。