某铜矿分段空场嗣后胶结充填法人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中在顶柱中留有大量矿石,成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2 640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。     

某银铅锌矿下向进路充填法采场结构参数优化研究

针对某银铅锌矿62线以西泥化围岩破碎矿体开采问题,开展了下向进路充填法采场结构参数优化研究。通过选用简支梁模型和两端固支梁模型对人工假顶和预留顶柱进行力学分析,得出了假顶在不同厚度及进路宽度情况下的弯矩拉应力极值表达式,并引用尖点突变理论推导出了顶柱失稳极限厚度尺寸。建立了高灰砂比(S固粉掺量14.3%～25%)强度预测模型,通过安全系数法确定假顶强度的安全约束,并进行充填成本分析,建立了人工假顶安全-经济模型。分析计算得出:该矿最优进路宽度3m,假顶厚度1m,假顶配比1:6,单条进路充填成本71.13元/m~3;安全系数1.5,极限矿体厚度9m情况下,顶柱厚度为8～10m较为安全经济。     

草楼铁矿－290 m中段顶柱合理厚度研究

草楼铁矿矿体厚大，采场结构参数大，开采设计要求－290 m中段留设顶柱，顶柱厚度大小直接关系到矿山效益，顶柱厚度越大，安全性越好，但矿石损失率大，反之则安全性差，矿石损失率小，经济效益好，确定合理的顶柱厚度对矿山来说至关重要。综合四种常规顶柱厚度计算方法，采用最小二乘法对四种方法平均值进行线性拟合，推荐了顶柱合理厚度为15 m，并采用数值模拟对顶柱开采安全分析同时提出合理安全措施，矿山按推荐厚度进行试采，顶柱处于稳定状态，为霍邱地区相似矿山顶柱留设提供了参考范例。     

某矿山钢筋混凝土人工假顶设计

地下矿山采场顶柱是指由采场顶部终止回采水平至上部相邻阶段运输巷道底板之间，为了保证安全而留设的保护矿体。对于矿体顶底板围岩较为稳固、矿石资源价值较高以及充填材料缺乏的矿山来说，顶柱的留设势必造成不必要的资源浪费，并给矿山企业带来较大的经济损失。由于地质条件的复杂性、井下作业的局限性以及爆破落矿的破坏作用，留设的矿石顶柱往往不能较好发挥其设计作用。在保证采场内作业安全的前提下，为了回收该部分矿石资源，某矿山采用受力状态分析、理论计算等方法，设计出一种地下矿山钢筋混凝土人工假顶结构。通过造价及经济效益计算，设计的钢筋混凝土人工假顶造价为80万元，置换出的矿石顶柱资源价值为264万元，具有较好的经济效益。     

某矿分段空场嗣后胶结充填底柱置换方法研究

某铜矿在回采过程中留有大量顶底柱,为安全回收顶底柱中的高品位矿石,减小损失,采用分段空场嗣后胶结充填采矿法,并以高强度充填体置换底柱,铺设人工假底作为下中段的人工假顶。结合矿山生产条件,展开了底柱置换方法研究,确定出了置换空间形成的方法和参数。通过理论计算出了钢筋混凝土的配筋,并提出了具体的钢筋铺设工序。该方法已被矿山成功应用,可为同类矿山借鉴。     

充填体下阶段水平矿柱回采顶板安全厚度及进路充填采矿法

为了安全回采松散矿碴及低强度充填体压覆下的阶段水平矿柱,采用古典杨森散体压力理论及矩形等厚薄板力学模型分析了留设顶板受载情况及安全厚度,并通过工程实例进行了验证。结果表明,当上中段破碎底部结构不予回采,下中段顶柱留设安全厚度时,可通过进路式充填采矿法实现水平矿柱的安全开采;其中,下中段顶柱高5 m,采高3.5 m,顶板安全厚度1.5 m,矿石回收率68%,贫化率3%,取得了较好的安全与经济效益平衡。     

进路法回采顶柱人工假顶的稳定性分析

针对用进路法回采顶柱的人工假顶暴露形状为矩形的矿山地下结构，应用薄板理论和能量原理对其稳定性进行分析。通过建立进路结构力学模型，得出院 假顶变形阶段的挠曲，应力与假顶的强度，受力及工程尺寸等参数的关系式，并具体应用于新城金矿的顶柱回采实践中，结果表明：运用该理论方法分析采场稳定性在生产实际中具有很好的指导作用。     

下向进路充填采矿法人工假顶优化研究与应用

下向进路回采过程中，人工假顶的稳固性是保证下向进路采场安全的重要因素。通过对三山岛金矿下向进路采场人工假顶受力情况进行分析，结合薄板理论，计算出人工假顶厚度与抗压强度函数曲线并得出人工假顶合适的厚度与强度，即人工假顶厚度为0.8 m,强度不小于1.5 MPa,并结合现场实际应用并利用FLAC3D数值模拟软件对下向进路采场回采前后人工假顶应力场、位移场及塑性区分布规律进行分析。结果表明，0.8 m厚的人工假顶在下向进路采场回采过程中能保持稳固性，保证下部采场的安全性，研究结果可为矿山下向进路人工假顶设计和施工提供理论依据。     

丰山铜矿北缘西部采场顶底柱回收实践

针对丰山铜矿顶、底柱回收技术条件,采用"收缩"法回收顶柱,并在此基础上选择连续法回收北缘-150 m中段西部采场底柱。至2008年底共回收顶底柱矿石4.53万t,回采率达到69%,实践证明,所用顶、底柱回收方案可行,有效。     

基于FLAC~(3D)对某金属矿安全顶柱合理厚度的研究

为了确定矿山安全顶柱的合理厚度,在保证开采安全的情况下最大程度减少矿石损失量,使用FLAC~(3D)数值模拟软件对某金属矿地表风尘沙保护顶柱合理厚度问题进行了研究,建立全矿体数值模拟模型,同时考虑矿体开采点柱布置形式,对10m到50m 5种顶柱厚度方案进行了数值模拟计算。通过对开采过程中地表岩层的位移场、应力场的分析比较,结合顶板中矿石损失量,推荐保证安全开采条件下最为经济合理的顶柱厚度为20m。本研究对类似矿山的顶柱设计工作有一定的参考价值。     

大理石地下开采顶板合理厚度研究

亿隆大理石石材矿山需在一定厚度的安全矿柱及风化层下进行地下石材开采,然而安全矿柱过厚会导致资源浪费,反之不能保证矿山生产安全。根据亿隆石材矿山的矿体特征,利用理论计算及FLAC3D软件分析了不同空区跨度下的安全矿柱合理厚度。经综合分析与研究,得到了不同空区跨度与顶板合理厚度的关系。基于亿隆石材矿山的最大开采跨度36m,同时考虑4.5m厚的风化层,推荐矿山留设28.5m厚的顶板合理厚度。     

顶板厚度探测技术在地下铝土矿的应用研究

我国铝土矿多以缓倾斜薄矿脉沉积性矿床为主,普遍存在直接顶板稳固性差、矿体厚度不稳定的问题。铝土矿开采多应用空场法进行开采,依靠留设矿柱和留护顶矿的方式对顶板进行管理。因铝土矿矿层和直接顶板厚度变化较大,无法准确留设护顶矿厚度,造成矿石损失较多,为此探索性开展猫场矿区铝土矿直接顶板厚度快速探测方法,为采场回采作业过程中护顶矿留设厚度提供技术支撑。通过对顶板探测厚度设备选取并在井下进行现场试验,试验探测图像显示矿体和直接顶板总厚度误差为0.65m,探测图像表明矿体与直接顶板界线不明确,SSP地质雷达在试验中达到了预期效果。     

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体,在矿体上部残留有大量未回收间柱,该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况,采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中,对开采现状的模拟表明,138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度,说明该中段暂时处于稳定状态,可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明,间柱回收后,区域内的应力值较回收前有一定 的增长,但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法,说明削柱法方案优于抽 柱法方案;削柱法回采间柱后,该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度,应在回采完毕后,对 残余矿柱进行加固处理。     

基于开采环境再造顶板最小安全厚度研究

针对高价值软破矿体的特殊性, 设计采用开采环境再造深孔诱导崩矿充填采矿法回采, 并着重对顶板最小安全厚度进行研究。首先通过结构力学解析法对顶板沉降量的计算, 估算出能维持顶板稳定的厚度取值范围; 然后运用FLAC^3D软件建立了开采环境再造采场数值模型, 并对不同厚度顶板进行模拟计算, 揭示了顶板厚度对采场稳定性、应力分布以及顶板沉降量的影响规律, 表明了塑性区、应力扰动范围以及沉降量都随着顶板厚度的增加而减小, 且减小的幅度趋缓。以顶板沉降量为判据, 模拟结果得出顶板厚度为9 m时的最大沉降量为7.67 cm, 满足矿山安全要求。同时, 兼顾顶板施工工艺、构筑成本和服务年限, 得出顶板的最小安全厚度宜取9 m。     

人工矿柱稳定性相似模拟试验研究

针对某金矿因矿柱回收导致顶板不稳固,以及矿体不能充分回收的问题,确定采用人工矿柱代替原生矿柱来对顶板进行支撑。通过对原生矿柱的相似模拟试验研究,论证了在矿体走向较短的情况下,人工矿柱可代替原生矿柱;并且开采跨度较小时,适当减小人工矿柱尺寸可节约生产成本。     

露天转地采复合型人工境界矿柱结构设计

以山东黄金集团归来庄金矿项目为依托,采用理论分析和工程实例相结合的研究方法,提供了一种有效的人工假顶和混凝土充填体复合型人工境界矿柱的构建与回采方案,内容包括人工境界矿柱范围、人工境界矿柱结构、人工境界矿柱的形成、充填单元间钢筋的连接、充填单元间的混凝土界面处理、狭窄矿体区域人工境界矿柱结构、人工境界矿柱底部隔离层。沟槽角砾岩坡面采用金属网临时支护,金属网采用管缝式锚杆及钢筋带固定。对复合结构人工境界矿柱带来的经济效益和人工境界矿柱下矿体回收的经济效益进行分析,分析结果表明：复合型人工境界矿柱有效地解决了归来庄金矿露天转地下开采产量持续问题,提高了资源回收率,并达到了安全高效回采的目标,为归来庄金矿带来了重大经济效益。     

千家坪钒矿采矿方法优化研究

为解决千家坪钒矿在不稳固矿岩条件下高效开采的问题,结合矿体开采技术条件及矿山生产现状,综合考虑顶底柱厚度、间柱宽度、阶段高度及矿块长度等因素,利用FLAC3D数值模拟和层次分析得出适用于该矿的采场结构参数。结果表明:当间柱宽10m、顶底柱厚6m、阶段高50m以及矿块长50m时,采场稳定性最好。