分段空场-崩落组合法采场结构参数估算方法研究

弓长岭铁矿采用分段空场-崩落组合法开采极倾斜薄矿体,在空场出矿与覆岩下放矿分段的转化过程中,需要围岩大量垮落形成覆盖层,以减少落矿过程中的矿岩混杂。针对这一需求,结合弓长岭铁矿地质条件,分析建立了空区围岩的失稳垮落模型和失稳条件,得出空场尺度的估算方法。理论分析与生产实践表明,该估算方法能合理确定分段空场-崩落组合法的采场结构参数,可使3个以上分段出矿的采场回采率超过90%,矿石总贫化率控制在10%以内。     

梨树沟铁矿多空区残矿安全回采技术研究

梨树沟铁矿南部采区为倾斜中厚矿体,应用浅孔留矿法开采,因矿体倾角变化大,矿房开采高度不一,形成了多个大小不等的小型采空区,有的空区已经发生冒落,多数空区处于亚稳定状态,空区内部与周围存留大量残矿,同时空区冒落威胁了下部矿体的开采安全。在分析空区顶板矿岩临界冒落跨度的基础上,本着诱导空区围岩安全冒落和保持残矿回采工作面与空区隔离的原则,提出了先崩落空区内矿柱释放空区顶板冒落能,再用分段空区、崩落与诱导冒落相结合的方法回采残矿的技术方案。该方案实施半年多来,采准工程施工与回采的安全条件良好,有效控制了顶板围岩的冒落形式,实现了小型多空区残矿的安全回收与空区危害的协同治理。     

弓长岭铁矿薄矿体开采技术研究

针对弓长岭井下矿薄矿体条件,提出了以中深孔落矿、端部控制出矿为特征的空场-崩落组合法开采方案,并经过工业试验解决了工艺参数确定方法,形成了一种实用新型采矿方法,较好地解决了弓长岭井下矿急倾斜薄矿体安全高效开采的技术难题。     

缓倾斜厚大矿体崩落法开采隐伏空区顶板冒落过程及机理研究

以程潮铁矿西区开采为工程背景,对无底柱分段崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落过程及破坏形式进行了深入的研究。首先,通过钻孔闭合回路,对顶板冒落过程进行了实时监测,并结合井下开采过程对采空区顶板冒落过程进行了时空分析。然后,基于室内相似材料试验模拟,对隐伏空区顶板变形规律及破坏形式进行了研究,绘制了围岩变形矢量图。研究表明,程潮铁矿隐伏采空区顶板的冒落经历了缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落→缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落的过程,并与岩石质量及关键层密切相关。冒落带上方岩层往往发生"简支梁"型破坏,顶板发生拉破坏,而拱脚及两侧发生压剪破坏。本文的研究成果,初步揭示了缓倾斜厚大矿体崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落机理,对崩落法开采矿山的安全生产有重要的工程意义。     

毛公铁矿采空区安全经济治理方法

毛公铁矿存在着由采空区批量冒落而引起的气浪冲击危害。根据矿山的地质条件、开采现状以及监测结果,分析了采空区冒落的发生条件以及冒落发生的主要地点,在此基础上,按崩落法本质安全理念,研究提出在分段之间上盘面之下的矿体里掘进沿脉切割巷道,布置扇形中深孔回采形成切割空间,并与回采进路协同退采的方案,保障采空区顶板的零星冒落。同时,在新老空区连通时,采取控制冒落形式与工作面防护相结合的方法,严防空区冒落冲击危害。提出的治理方法,既有利于对新增空区顶板冒落形式控制,也有利于降低上盘侧采出矿石的贫化率,实现了采空区的安全经济治理。     

空场采矿法间柱与顶柱回收方法应用

密云铁矿经多年开采,即将由露天转入地下开采。在露采转入地采的过程中,挂帮矿体采用了分段凿岩阶段空场法开采,回采结束后形成了体积约52 500 m3的空区,并留下了大量矿柱,总矿量达40多万t,随着时间延长,地压不断增加,矿柱已出现局部冒落破坏,随时会有冲击地压的产生,而以下矿体又改用无底柱分段崩落法,在崩落法正是回采前,需对采空区处理并回收矿柱遗存矿量。针对密云铁矿挂帮矿开采所留间柱与顶柱回收问题,从回收方法、爆破方案和回收顺序进行了分析探讨,并对全部遗留矿柱进行成功回收。     

空场采矿法间柱与顶柱回收方法应用

密云铁矿经多年开采,即将由露天转入地下开采。在露采转入地采的过程中,挂帮矿体采用了分段凿岩阶段空场法开采,回采结束后形成了体积约52 500 m3的空区,并留下了大量矿柱,总矿量达40多万t,随着时间延长,地压不断增加,矿柱已出现局部冒落破坏,随时会有冲击地压的产生,而以下矿体又改用无底柱分段崩落法,在崩落法正是回采前,需对采空区处理并回收矿柱遗存矿量。针对密云铁矿挂帮矿开采所留间柱与顶柱回收问题,从回收方法、爆破方案和回收顺序进行了分析探讨,并对全部遗留矿柱进行成功回收。     

弓长岭井下矿大断面放矿参数研究

为提高弓长岭井下矿开采的技术经济指标，结合弓长岭井下铁矿下盘围岩极不稳定的实际，对采用无底柱分段崩落法脉内沿脉布置采矿进路，采矿进路的不同断面、不同位置布置进行了实验室放矿模拟，提出了无底柱分段崩落法在下盘围岩不稳定的矿体中，出矿进路无法靠近下盘布置时，沿脉布置采矿进路的大断面放矿方案，该方案可使该矿矿石总回收率提高14.44个百分点。     

某铁矿特大采空区处理方案设计研究与应用

某铁矿露天坑挂帮矿前期采用分段空场法开采,在开采过程中形成了一个总体积超过120×10~4m~3的特大采空区。通过分析采空区处理的一般方法,结合采空区现场调查情况、地表允许塌陷以及下部采用无底柱分段崩落法开采的特点,选择爆破崩落法进行处理。经对比分析硐室爆破、扇形深孔爆破设计方案的优缺点,最终在F53断层附近采空区顶板薄弱地段,利用扇形炮孔微差爆破技术使采空区与地表贯通形成泄压天窗,使采空区逐步白行垮冒,垮落岩石充填空区作为下部无底柱分段崩落法覆盖层,不仅实现了采空区安全处理,并且最大限度地节约了成本。     

龙桥铁矿一期工程采空区管理及监测

龙桥铁矿一期工程主要采用无底柱分段崩落采矿法开采,生产中严格执行"定量有序二段控制"的出矿原则,暂留矿石作覆盖层和顶板岩石自然冒落相结合的工艺方法,达到了降低采矿贫化率、安全生产及处理空区的目的。利用地表钻孔和设备定期对采空区及覆盖层厚度进行监测,为采空区管理、放矿管理、损失贫化管理提供依据。     

姑山铁矿后和睦山矿区卸压开采方案研究

针对姑山铁矿后和睦山1^#矿体矿岩软破的开采条件，提出用分段崩落法取代空场法开采倾斜中厚矿体的技术方案；应用FLAC^3D对分段崩落法的卸压范围进行了数值分析，据此确定出适于卸压的采场结构，由此形成了无底柱分段崩落法开采倾斜矿体的卸压开采方案。该方案目前正在实施之中。     

基于PFC（2D）的采场覆盖层厚度研究

无底柱分段崩落法的回采工作必须在覆盖岩石下放矿,崩落矿石和覆盖层废石直接接触,矿石在覆盖层废石的包围下从放矿口放出,矿石的贫化率及损失率较大且较难控制,因此,研究合理的覆盖层厚度对矿山生产具有重要意义。某铁矿采用无底柱分段崩落法,应用椭球体放矿理论和PFC2D数值模拟两种手段对其覆盖层厚度进行分析研究,从而确定出适合于...     

某铁矿无底柱分段崩落法矿石覆盖层形成模拟研究

随着露天开采的结束,某大型铁矿逐渐由露天转入地下开采,并应用无底柱分段崩落法采矿。与国内外许多露天转地下采用无底柱分段崩落法矿山不同的是,此铁矿采用了崩落顶部分段矿石的方式来形成矿石覆盖层。据初步估算,已形成的矿石覆盖层经济价值巨大。矿山计划在下分段回采中回收这部分矿石覆盖层,则必须首先明确现有覆盖层的最终形态及厚度。通过物理模拟试验,分析覆盖层的最终形态及厚度,为矿石覆盖层的回收提供技术支撑,同时为类似矿山提供技术参考。     

挑檐式结构无底柱阶段崩落采矿法试验研究

崩落采矿法在实际生产过程中矿石损失贫化较难控制，放矿过程中废石漏斗的形成与破裂是造成矿石损失贫化的主要原因。为延缓放矿过程中废石漏斗的形成和到达放矿口的时间，提出了一种挑檐式结构的无底柱阶段崩落采矿法。该方法以阶段为单位，使得每个下分段都超前其上分段一个挑檐距离，在回采巷道工作面形成挑檐结构，回采工作都在其正上方挑檐结构的遮掩下进行。为验证挑檐结构方案的放矿效果，利用多分段放矿模型进行了挑檐结构下放矿和传统结构下放矿2组物理模拟试验，认为在保持矿石回采率80%的情况下，挑檐结构的矿石贫化率可降低5.3个百分点。在弓长岭井下矿-280~+48 m段4-5号穿脉进行了挑檐结构工业性试验，分别对挑檐结构和原结构进行了9个崩矿步距回采的放矿跟班测定。结果表明：挑檐结构与原结构相比，贫化率可降低3.8个百分点，主要原因是挑檐结构可阻挡顶部覆盖岩石，使其向本分段崩落矿石后方移动，而不出现侧漏现象，提高了纯矿石放出量，矿石贫化减小。上述分析进一步表明：挑檐结构方案施工简单，适用于中等稳定以上矿体地下开采。     

崩落法深部开采岩移及地表塌陷规律分析研究

大红山铁矿为国内规模最大的地下开采矿山之一,其主采区无底柱分段崩落法结构参数为国内领先,大规模深部开采导致各采区之间应力较为复杂。针对大红山铁矿硐室爆破冒落上覆岩层后,崩落法深部开采引发的岩层移动及地表塌陷规律展开研究,总结地表塌陷区沉降及其裂缝的发展过程,系统分析了深部开采对地表沉降及开裂的影响,得出了岩移导致的陷落角。通过地表沉降及相关井下地压监测数据分析,得到了硐室爆破后,塌陷区地表及井下岩层趋于稳定的结论,表明崩落法上覆岩层冒落对于缓解深部开采高应力、保证足够覆盖岩层厚度、控制岩层移动具有重要作用。     

基于多方法联合的露天转地下矿山合理覆岩层厚度研究

在露天转地下过程中需人工强制形成覆盖岩层,其对无底柱分段崩落法至关重要,不仅影响矿石回采安全,而且影响矿石回收。因此,研究覆盖岩层厚度对矿山生产具有重要意义。采用理论分析计算及PFC2D数值模拟的手段,对新疆诺尔湖铁矿露天转地下采场覆岩层厚度进行分析研究,确定该矿采场的合理覆盖岩层厚度为40m。     

磷铁矿床中深孔爆破设计方案优化研究

针对应用无底柱分段崩落法开采的某磷铁矿床在爆破作业中存在的问题,对爆破能量的释放过程和由爆炸引起的岩石裂隙的生成过程进行了研究,进而优化了该矿无底柱分段崩落法采区中深孔内的装药结构、装药方式和起爆方式。工程实践结果表明:优化后的装药结构能够显著提高爆破对岩体的爆破效果,并有效地降低爆破大块产出率,从而能够为该磷铁矿床确定合理的中深孔爆破方案提供依据。     

急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术研究

针对急倾斜中厚破碎矿体采用浅孔留矿法开采时,存在的采场作业安全条件差、矿石损失贫化大等问题,以锡林浩特萤石矿为工程背景,从岩体可冒性、工艺方法改进、冒落防控等方面对急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术进行了系统研究。通过矿岩可冒性分析,构建了岩体冒落力学模型,计算得到极限冒落跨度值为5.4~6.4 m,小于矿体的平均厚度（7 m）,存在冒落事故风险;从回采作业安全及损失贫化控制角度出发,提出了以垂直深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填开采工艺,给出了采场结构布置方法,采用分段崩矿、中段及阶段出矿方式,确定的合理崩矿步距为1.56 m;在此基础上,分析了采空区顶板冒落冲击风险,计算得到采空区顶板岩体冒落形成的冲击气浪值为34.96 m/s,远远超过了《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423—2020）规定的数值,给出了防治冒落冲击灾害的安全散体垫层铺设方法,确定的合理散体垫层厚度为3.3 m。通过现场工业试验,采场作业安全,矿石回采率提高了7.31%,贫化率降低了7.66%,经济效益显著,可实现该类矿山安全高效开采。     

大红山铁矿露天采场压矿范围的相似模拟

云南大红山铁矿由于露天采场的压矿限制,井下二期工程无法稳产至露天开采结束,压矿问题使矿山的开采无法实现顺利过渡。为研究矿山露天采场合理的压矿范围,通过相似材料模拟试验对大红山铁矿无底柱分段崩落法开采进行模拟。基于相似模拟试验过程中的模型岩层移动的变形情况、应力变化和位移变化数据,结合当前矿山现场数据进行综合分析,得到了矿山空区的冒落形式、露天采场最可能的破坏形式以及70°的压矿角度。根据70°压矿角重新划定露天采场合理的压矿界限,井下二期工程可以在安全的状况下多服务2 a,此时露天采场开采已结束,井下二期工程不再受露天采场的压矿限制,从而实现露天采场与井下开采的顺利过渡。研究结果为合理协调矿山开采、保障矿山安全提供了较好的理论依据,为类似露天地下联合开采的矿山提供了借鉴。