冒落胶结充填体对崩落法矿石回收效果影响作用研究

龙首矿西二采区在下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法过程中,人工诱导强度较低 的胶结充填 体自然冒落形成覆盖层,而覆盖层废石块度对崩落法的矿石回收效果有着显著的影响作用。本 文系统研究了冒落 胶结充填体及扇形中深孔崩落矿石的块度分布规律,及其在放矿散体移动场中的二次破碎机理 及特性。研究结果 表明,尽管胶结充填体强度较低,但其在空场条件下冒落的散体尺寸以中等块度（>0.3 m）以 上为主,即便是在放矿 散体移动场中受外力作用而发生二次破碎,其小块（＜0.1 m）比例增加的程度也十分有限, 更不会被全部破碎成 粉,而且扇形炮孔崩落的矿石平均块度要小于冒落胶结充填体的平均块度,这一结论是确保西 二采区无底柱分段 崩落法取得良好应用效果的关键所在。为进一步防止冒落胶结充填体过早破碎和提前混入矿石 造成贫化,提出了 减小崩落矿石块度与组合放矿相结合的技术方案。最后,在矿山开展了工程实践,验证了前期 研究结论,为矿山无 底柱分段崩落法取得全面成功奠定了良好基础。     

崩落法放矿过程中冒落覆岩破碎性能及块度组成模拟研究

某矿原采矿方法为胶结充填采矿法,数年的采矿生产在矿石层上部形成了厚数十米的胶结充填体。现拟改为无底柱分段崩落法进行回采,其废石覆盖层将主要由自然冒落的胶结充填体组成。本文结合崩落覆岩下放矿研究的需要,对构成废石覆盖层的胶结充填体在放矿过程中的破碎性能及块度分布情况进行了研究。研究表明:胶结充填体自然冒落不会产生大量的粉状物;放矿过程的二次破碎作用并不会使胶结充填体大量成粉;由于崩落矿石的块度接近甚至小于冒落胶结充填体的块度组成,放矿过程中冒落胶结充填体提前渗入崩落矿石并造成严重贫化的问题不会很突出。此次研究对矿石的回收有重大的指导意义,回答了冒落胶结充填体在放矿过程中是否会造成严重贫化的问题。     

充填法转崩落法大面积充填体破坏条件及其诱导机制研究

针对金川龙首矿低品位矿石充填法转崩落法大面积充填体下的崩落覆盖层形成难题,分析了大面积充填体稳定性的影响因素,采用3DEC数值模拟研究方法,开展了大面积充填体破坏条件及其诱导机制研究。研究结果表明,充填法转崩落法大面积充填体破坏与开采扰动、自重应力及结构面间共同作用紧密相关,出矿量和暴露空间是充填体破坏的主要诱因,可通过减缓崩落过程和加强出矿控制来诱导大面积充填体破坏。     

崩落矿石块度对放矿的影响分析

从散体力学的角度，分析了矿石块度大小、粗颗粒矿石含量对抗剪强度的影响。通过室内模拟试验，深入研究了放矿过程中崩落矿石块度对放矿规律及放出体大小的影响，得出了矿石块度组成是影响放出体形状和大小的重要因素的结论，对现场生产具有指导意义。     

国外专利简介

有用矿物矿床开采方法这种开采方法包括划分盘区用分段矿房法开采矿体;用棱形分层崩落矿房矿石,分层下部平面与扇形深孔爆力运矿水平的倾角相等;在下部分段范围内形成三角形房间矿柱和上部分段房间矿柱的矿房拱形顶柱;强制崩落房间矿柱和顶柱;放矿和崩落废石充填采空区。为了避免形成崩落矿石脊以提高矿石回收率和放出低品位矿石以减少矿石损失,可由下式计算待崩落分层     

锡林浩特萤石矿高端壁无底柱分段崩落法

针对锡林浩特萤石矿实际生产中存在的采矿难度大,安全条件差,生产效率低等问题,提出了多作业面同时掘进、覆岩放矿+废石充填的高端壁无底柱分段崩落法开采方案。给出了适合该类矿体的崩矿参数,通过地表监测及室内试验研究塌陷坑边壁岩移的变化规律,提出协同排岩充填的方法,增强边壁与散体堆的稳定性,并依此在锡市萤石矿试验采场进行了试验。跟班标定结果表明:该采矿方法回收率较高（达到94.18%）,崩落矿石块度良好,与分析情况基本吻合,可有效解决此类急倾斜中厚矿体开采难题。     

大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究

针对金川公司低品位矿石由高成本的下向进路充填采矿法转化为低成本的崩落采矿法的开采工艺难题,分析了崩落覆盖层的必要性,采用理论分析以及3DEC数值模拟研究方法,开展了大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究。结果表明:首采分层出30%崩矿量,第二层出80%崩矿量的设计方案,结合大面积充填体的破坏诱导机制与模式,可以成功形成覆盖层。     

限制性空间内无底柱分段崩落法组合式放矿方案及实验研究

以金川龙首矿西二区上部中段由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法开采为例，研究了限制性空间内无底柱分段崩落法采场各分段的矿石回采和回收特点，构建了一种以分段为放矿控制单元的组合式放矿方案：第一、二分段采用总量控制方式出矿以确保顶板安全冒落形成覆盖层；第三分段采用低贫化方式出矿以避免无效贫化，实现矿石的高质量回收；第四分段采用正常回采进路低贫化放矿+辅助回收进路截止品位放矿以实现矿石的充分、有效回收。设计并开展了3种不同放矿方案的物理实验，结果表明，本文设计的组合式放矿方案在限制性空间实现崩落法安全高效开采和损失贫化控制方面具有显著优势，可使矿山整体开采经济效益处于较优水平，为后期工程实践提供科学的理论和技术指导。     

自然崩落法放矿中覆盖层冰碛物穿流特征与控制试验研究

为解决自然崩落法放矿中覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入带来的高贫化损失难题,采用室内放矿相似模拟试验﹐选取自然堆积与固结改性两种覆盖层冰碛物状态进行试验﹐对放矿过程中细颗粒的混入率进行统计分析。研究结果表明:自然堆积覆盖层冰碛物状态下,混入率随放矿高度增加呈幂指数增加,混入率与覆盖层细颗粒含量成正比,冰碛物覆盖层下放矿可划分为纯矿石放出、少量细颗粒快速穿流、细颗粒与矿石混合和细颗粒大量穿流放出4个阶段;固结改性覆盖层冰碛物状态下,细颗粒混入率可降低 50%以上,放出矿量增加30%,固结改性是控制覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入的有效手段。     

祁雨沟金矿无底柱分段崩落法放矿过程中品位及块度动态变化研究

放矿是无底柱分段崩落法的核心工序,影响放矿管理工作的现场因素主要有放出矿石的品位和块度,品位和块度的动态变化直接决定着开采的经济指标。目前国内采用无底柱分段崩落法的黄金矿山稀少,几乎未见黄金矿山相关放矿品位及块度研究工作。为优化祁雨沟金矿井下放矿工作,对放矿过程中金矿石品位和块度展开跟踪研究,根据该动态变化规律,制定合理的截止放矿管理制度。研究结果对于同类矿山放矿管理工作具有重要意义。     

沿脉进路无底分段崩落法的进路参数研究

分析了无底柱分段崩落法回采工作面放矿口尺寸对矿岩散体移动规律的影响，并根据椭球体放矿理论和随机介质放矿理论，得出了增大出矿口尺寸和全断面均匀放矿可改善矿石散体的移动条件进而增大矿石放出量的结论。将此结论应用到厚度中等及以下、倾角较大、下盘围岩不稳固矿体的无底柱分段崩落法开采实践中，其放矿效果明显改善，极大地提高了矿石回收率。     

无底柱分段崩落法斜壁边界条件放矿实验

为了研究无底柱分段崩落法斜壁边界条件下矿石散体的移动规律,开展了斜壁边界条件下的底部放矿实验。按照1∶25的几何相似比,制作了无底柱分段崩落法斜壁边界条件下底部放矿模型,根据矿山现场矿石块度级配,制备了对应级配的矿石散体材料及流动性与散体材料一致的标志颗粒。在实验数据的基础上,绘制了各水平层标志颗粒放出量曲线图,分析了矿体厚度和上下盘边壁对散体流动规律的影响。结果表明,矿体厚度对散体流动规律影响较小,在上下盘边壁的约束作用下,同一水平层,越靠近上盘的散体越先被放出。结果对无底柱分段崩落法放矿工艺的研究和应用具有一定指导意义。     

急倾斜薄矿脉崩落法开采矿岩散体流动规律研究

针对急倾斜薄矿脉破碎矿体的开采技术条件，采用无底柱分段崩落法开采工艺，利用崩落矿岩散体充填采空区，可有效减缓上下盘围岩的垮落，保证作业人员安全，但覆岩下放矿又带来了矿石损失贫化的新问题。为此，本文采用室内相似物理模型试验，开展倾斜边壁窄小空间条件下的矿岩散体流动规律研究。试验结果表明：受倾斜边壁影响，放矿过程中矿岩散体的流轴迅速向矿体上盘边壁靠近，放出体发生变异，随着累计放出矿量的增加，放出体呈“侵入状”沿上盘倾斜边壁发展，得到了放出体宽度和放出体高度与累计放出矿量的关系。依据放出体的形态特征，将倾斜边壁窄小空间条件下放矿过程中的散体移动区域划分为放矿口控制区、过渡区和倾斜边壁控制区三个典型区域，由试验得到放矿口控制区范围为Z＜10cm，过渡区范围为10cm≤Z＜32cm，倾斜边壁控制区范围为Z≥32cm，且无底柱分段崩落法的分段高度不易超过过渡区范围。     

普朗铜矿大规模开采关键技术应用研究

普朗铜矿矿石品位低、矿体厚大、矿岩易崩落、地表容许塌陷,是自然崩落法采矿的理想目标。为了保证自然崩落法的成功应用,普朗铜矿组织开展了一系列井下大规模开采关键技术研究,主要包括矿床开采技术条件、矿体可崩性与崩落矿石块度预测、高中段大面积放矿控制技术、底部结构巷道稳定性和支护技术研究等,为应用自然崩落法开采打下了基础。     

大冶铁矿崩落法转充填法过渡区开采技术研究

大冶铁矿将崩落转充填开采的过渡区作为充填法试验矿块,根据矿山原有开拓系统的布置,将充填试验矿块从21#³4#进路划分矿房矿柱,采用浅孔留矿嗣后胶结充填法回收矿石,可有效提高矿石回收率,降低贫化率,实现崩落法向充填法的提前过渡,对于培养工程技术人员、调试充填系统有重要意义。同时,通过对大冶铁矿全尾砂物理性质进行分析,计算得到其充填倍线为5.9,可实现自流输送。     

基于PFC~(3D)数值模拟的金山店铁矿东区合理覆盖层厚度研究

覆盖层在无底柱分段崩落采矿法开采中起着重要作用,既要为挤压爆破和端部放矿创造必要条件,还需保证崩落法生产的安全性,选择合适的覆盖层厚度对矿山开采具有重要意义。首先,根据金山店铁矿东区采场结构参数,利用椭球体放矿理论计算出合理覆盖层厚度为20 m,并以覆盖层充当缓冲层时覆盖层厚度计算公式验证了该厚度能满足安全要求;其次,利用PFC~(3D)数值模拟软件进行三轴压缩试验找到与金山店铁矿东区岩体力学强度参数相匹配的矿岩颗粒微观参数;最后,根据矿岩微观参数建立放矿数值分析模型,通过选取的不同覆盖层厚度进行模拟放矿,依据放矿后矿石的回收率和贫化率大小来分析覆盖层厚度对开采指标的影响,认为20 m厚度覆盖层条件下的矿石回收率和贫化率达到最优值。理论计算和数值分析表明,金山店铁矿东区崩落法开采时覆盖层厚度取20 m,可取得较好的技术经济效果并保证采场安全。     

我国无底柱分段崩落法损失贫化研究现状及发展方向

无底柱分段崩落法生产安全、开采强度大、效率高、回采工艺简单,在地下开采中占有较大比重。但损失贫化大的问题限制了该方法在贵重金属矿山的应用,也是众多学者研究的热点。总结了无底柱分段崩落法60 a的发展历程,并从放矿理论、采场结构参数、放矿方式和巷道布置形式、覆盖层块度4个方面系统总结了控制损失与贫化的研究现状,指出目前仍存在的研究问题为：放矿理论中仅考虑散体的流动特性,爆破块度、放矿口尺寸、边孔角、铲装深度等因素未在放矿理论中综合考虑,从而造成依据放出体形态确定的采场结构参数并非最优值;实际生产中并未严格按照低贫化放矿方式作业,回采巷道布置形式不能完全适应矿体产状变化,部分矿山覆盖层形成方法不利于损失贫化控制。针对这些问题,提出了进一步控制无底柱分段崩落法损失贫化的研究方向和措施,对于矿山进一步控制损失贫化指标具有一定的理论指导意义。     

崩落采矿法的覆盖层消耗与补充技术研究

深部铜矿现阶段使用分段崩落法采矿工艺由于覆盖层厚度不足,甚至局部地段没有覆盖层,出现了严重的矿石的贫化、损失现象,影响了崩落采矿工艺的正常使用。在反思矿山露天转地下初期覆盖层的形成方案的基础上,对矿山东、西采区现有覆盖层厚度、块度进行了调查,分析得出覆盖层损失或不足的原因主要为放矿过程中的消耗、采矿悬顶阻塞下降通道、矿体形态变化大等。通过计算得出:矿山最小覆盖层厚度为23.5m,覆盖层的最小块度应为800mm。提出了在矿山东部采区采用上盘硐室倾斜扇形深孔挤压爆破补充覆盖层方案和西部采区采用在正常开采时崩落表外矿补充覆盖层方案;在覆盖层补充完成后,总结出端部留矿方案和矿石隔离层方案两项能够进一步完善矿山现有的崩落法采矿工艺的技术措施。     

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...     

浅孔留矿法与同步充填留矿法放矿过程力链演化特征比较

相较于浅孔留矿法,由于同步充填留矿法在大量放矿前预先铺设柔性隔离层,造成放矿规律出现重大改变。基于两种采矿方法的共性,借助离散单元软件,开展了浅孔留矿法与同步充填留矿法放矿过程矿 石散体力链演化特征的对比研究。结果表明：两种采矿方法放矿过程中,强接触占比与力链接触占比随着放矿次数增加,呈现出的变化规律也不尽相同;力链数量随着放矿次数增加也呈现出不同的变化规律,但力链 长度的概率分布规律却高度一致,均呈指数形式减少;相较于浅孔留矿法,虽然同步充填留矿法放矿过程中矿石散体内部力链强度波动幅度较小,但在不同放矿节点条件下矿石散体内部力链强度的概率分布均先呈指 数形式上升再呈指数形式下降,呈现出相同的变化规律;放矿过程中,矿石散体内部力链方向分布均呈现出明显的阶段性变化,且各阶段内力链方向变化规律、力链方向分布各向异性程度表征参数变化规律各不相同 。研究成果对同步充填留矿法放矿过程矿石流动规律的研究具有一定的借鉴意义。