复杂空区群条件下碎裂残矿资源回收技术研究

由于受到空区群的影响，残矿资源的安全高效回收面临着开采难度大和安全性差的困难．针对朝不楞铁锌多金属矿山的工程实际，运用复杂空区群的现场精密探测和模型重构技术，建立了与实际情况一致的矿体和空区群复合的三维模型，采用3Dmine、Midas／GTS和Flac3D的耦合技术得到了精细的三维数值模型．数值计算结果表明，目前空区群总体稳定，但在拉应力区域有可能发生冒落灾害，同时矿山一号竖井也受到地表沉降的威胁．根据获得的数值计算结果，在对空区群的稳定性和力学特征进行分析的基础上，对该矿山的开拓运输系统进行了改造，提出了其残矿资源回收方案，有效保障了矿山残矿资源的安全回收，为今后类似问题提供了一种可行的思路．     

某矿空场法开采嗣后充填采空区稳定性分析

结合某矿采用分段空场法开采,嗣后全尾砂胶结充填采空区的生产实际,利用FLAC-3D软件建立了三维数值模型并进行数值模拟计算,对充填前后采空区围岩应力、位移进行比较分析,揭示了嗣后全尾砂胶结充填对采空区稳定性的影响机理,对类似矿山采空区治理具有重要的指导意义。     

广西大新锰矿急倾斜矿体采空区处理

随着矿区开采深度的增加,地压也在不断增加,必须结合实际情况选择采空区处理方法。介绍常见空区处理方法,通过阐述广西大新锰矿目前的开采现状及空区现状,提出空区处理问题,结合广西大新锰矿开采现状、地质情况和采矿方法,选择封闭采空区做为目前空区处理方法,同时随着开采深度的增加,可考虑结合矿柱回收选用崩落法。     

红透山矿业主竖井稳定性判定

红透山主井20世纪60年代初期因勘探技术落后采用先下竖井后留保安矿柱的设计造成大量矿量积压。有关设计和主管部门提出的严格的回采和空区处理方式方法矿山很难做到。1992年起矿山仅用普通的尾砂分层充填法成功的回收了柱内矿量,经过约20年的观测证明竖井稳定性未受影响;实践表明了保安柱内开挖体积仅占千分之几情况下对矿柱整体性影响不大;采空区与主井距离在近百米情况下充填后对主井稳定性没有影响;安全深度理论和空区及时充填能有效控制大规模空区活动的认识在红透山得到了成功应用。     

大红山铜矿井下充填体及围岩稳定性数值模拟研究

井下充填体及围岩的稳定性不仅关系到井下人员及设备的安全,对残留矿房、矿柱的回采也有一定的影响。为了给矿山井下充填体和围岩稳定性研究提供一些参考,在了解国内外相关学者研究的基础上,结合ANASYS数值模拟,对大红山铜矿385中段盘区连续开采进行模拟计算,结果表明:矿房、矿柱的开采对周边围岩及相邻充填体稳定性有不同程度的影响。其中,矿柱在开挖后,部分区段的上、下盘矿岩的的Von Mises等效应力、应变及合成位移较顶、底板的大,且相邻矿房临空面稳定性受影响较大,部分甚至有垮塌的可能;胶结充填后,围岩、上、下盘及矿房临空面稳定性都有提高,其中上、下盘的最大位移减少了16.7%。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO-SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.      

房柱法房间矿柱回采的研究

本文介绍用浅眼留矿法回采湖北省大冶市刘家畈铁矿房柱法房间矿柱的实践 ,通过经验公式和三维有限元数值模拟对矿柱稳定性进行计算 ,结合工程实践经验确定了矿柱的回采工艺与尺寸 ,并对两种稳定性评价方法的适用性进行了评述。为最大限度回收矿产资源和提高矿柱回收率提供一定的理论依据 ,对类似矿山矿柱回收具有一定的借鉴作用。     

露天坑胶结充填对挂帮矿开采稳定性影响分析

为解决冬瓜山铜矿富余尾矿出路及新桥硫铁矿露天坑治理问题,考虑利用冬瓜山铜矿富余尾矿对新桥硫铁矿露天坑进行胶结充填.露天坑东部尚有部分高品质挂帮矿,在露天坑胶结充填的同时必须协调解决挂帮矿安全回采难题.基于Flac3D软件,构筑了露天坑挂帮矿开采与胶结充填耦合作用数值模型,进而分析了不同胶结充填高度和隔离矿柱留设厚度下,...     

大空区下连续开采方案研究

柿竹园多金属矿井下采空区已达240万 m^3,矿柱矿量1 400万 t,品位高.如果不采矿柱矿山经济效益将急剧滑坡.因此,寻求安全、经济、合理、有效的地下连续开采矿柱与空区处理的方案是柿竹园多金属采矿可持续发展的关键.研究得出：柿竹园多金属矿的开采宜采用地下开采方式进行,近、中期开采范围为Ⅲ矿带的富矿段（大部分为矿柱）.采矿方法为490 m水平以上采用连续阶段崩落法回收矿柱和进行采空区处理,490 m水平以下采用盘区连续阶段崩落法回采富矿段,服务年限为36 a,之后转入露天开采.     

广西大新锰矿复杂采空区群综合治理研究

广西大新锰矿至今开采矿石总量达到400万t,累计形成了超过100万m~3的采空区,需要对隐患空区进行处理。通过对大新锰矿采空区的岩体质量、空间特征、采矿方法、地表特征和分布特征的信息收集与分析,基于3DMine工程软件构建了大新锰矿的采空区模型,并对大新锰矿复杂空采区进行危险性评价。提出了采空区的综合治理实施方案,确保矿山的安全生产与可持续发展。     

急倾斜中厚矿体长矿房连续开采干式充填采矿法

露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采，然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填，为了提高回采效率，需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体，依据矿岩体工程地质条件及其稳固程度，结合矿山现有采矿装备与充填条件，在阶段空场法分段凿岩、落矿的基础上，提出了长矿房连续开采干式充填采矿方法。依据矿体形态划分阶段，在首采阶段最下分层开掘凿岩巷道，上一分层预控顶为下一分层开采提供凿岩巷道；采用中深孔连续落矿的同时，利用废石等对采空区进行干式充填。该采矿方法简化了矿块开拓设计，大大减少了采准、切割工程量，缩短了采准、切割时间；通过采用连续开采减少矿柱留设，提高矿石回采量；采用干式充填体控制采场地压。在青龙沟采区北矿段现场进行的工业试验表明：对急倾斜中厚矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿法实现了高强度和大规模集中开采，提高了矿块的回采率，降低了矿产资源损失量。     

海底倾斜矿体开采沉陷预测研究

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山，其对开采技术的要求较高，海下开采遇到了严重的安全问题，其中海底移动变形对采矿安全造成重大威胁。金属矿开采所引起的覆岩移动和变形是一个复杂的力学问题，掌握采空区覆岩体采动岩体移动规律和实现对覆岩沉陷的有效预测是新立矿区亟待解决的重要课题。通过对新立矿区井下55线各中段石门巷道顶板位移进行监测，得到了充填法开采倾斜金属矿体的覆岩移动和变形特征。在此基础上，提出了倾斜金属矿体充填采矿法引发覆岩内部移动和变形的悬臂梁机制。最后，通过分析顶板位移监测数据和位移曲线特征，提出了倾斜矿体充填法开采覆岩沉陷预测的轮廓函数方法。该方法由几个指数函数组成，采用该方法得到的沉陷预测曲线与实测结果十分接近，预测准确率都在85%以上。该研究结果对海底矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

水平采空区群条件下矿柱回采爆破位置研究

为确定水平采空区群条件下矿柱爆破回采的最佳爆破位置,结合陕西某大型金矿残矿回采工程,采用FLAC3D数值模拟软件,对水平采空区群条件下“锥形”、“腰形”和“倒锥形”3种矿柱回采方案进行模拟研究。结果表明：空区群内待回采矿柱X向的位移变化为“腰形”方案>“锥形”方案>“倒锥形”方案;“腰形”削柱法对2#、3#和4#空区顶板应力影响跨度比分别为50.8%、68.5%和28.5%,均小于其他方案,能够保证空区群的稳定性,说明“腰形”削柱法为矿柱回采最佳爆破位置。研究结果还表明,爆破回采矿柱过程中有塑性区出现,且以拉伸破坏为主,需采取适当的加固措施。     

考虑水平荷载的采空区群系统灾变失稳模型

为了研究采空区群系统的灾变失稳，将顶板简化为弹性薄板，矿柱简化为在长期荷载作用下会产生蠕变损伤的Poynting-Thomson体，考虑水平荷载和竖直荷载的共同作用，结合流变理论和燕尾突变建立采空区群顶板—矿柱系统灾变失稳模型。计算出模型突变时顶板中心的下沉量，矿柱有效支撑面积与顶板面积的比值，以及模型从开始到发生突变的时间，以广西盘龙铅锌矿为工程实例进行验证，得出盘龙矿采空区群系统的稳定时间与实际情况相符，验证了该模型的可靠性和实用性。同时，研究了各影响因素对采空区群系统稳定性的影响，为采空区群系统稳定性分析提供了新思路和新方法。     

河台金矿矿柱回采方法的改进

针对河台金矿浅孔留矿采矿柱回采存在的问题进行分析研究，通过用钢筋混凝土置换底柱，结合采用少量的上向以干式充填法置换间柱等办法来缩小采空区的规模，立足于对现有浅孔留矿采矿法进行改造，从而降低矿柱回采贫化率、损失率。上述措施已付诸实施，并取得了明显效果。     

全尾砂胶结充填技术在马庄铁矿的应用

马庄铁矿采用全尾砂胶结充填技术,实现了采矿无害化,污染物零排放的企业发展目标。将全尾砂和胶凝材料经搅拌筒搅拌后,形成均质的流动性好的浆体,采用全重力自流输送方式,经充填管道,对采空区进行充填,对相邻矿体进行回采。回填塌陷区和采空区,保护了原有的地质环境,矿石回采率达到了96%以上。     

重叠矿段采动下的工程响应仿真与评价

重叠矿体开采的相互作用和响应规律是影响矿山开采安全的重要因素。以镜铁山桦树沟铜矿与上部铁矿体的重叠矿段为研究对象，采用3DMine-Midas-FLAC^3D耦合精细建模数值模拟技术，结合矿山实际工程和采充工序条件，建立了充填矿段铜矿体开采条件下的FeV矿体工程响应数值分析模型，获得了FeV矿体回采巷道等工程结构的位移和应力响应规律，对FeV矿体的开采进行了安全评价和分析。研究结果表明：（1）试验采场的采充过程中，FeV回采巷道2 865 m水平所受开挖扰动最大，最大位移达到2.3 cm，应力最大扰动幅度为11.34%，最大剪应力为1.27 MPa；（2）采充过程中，空区上方中心部分的Z方向应力会减小，应力向四周转移；空区上方中心位置剪应力无明显变化，剪应力在空区边缘变化明显；（3）在试验采场开采过程中，上部FeV矿体的2 880 m和2 895 m水平回采巷道处于稳定状态，建议矿山加快回采进度，实现强采强出，提高矿石回收率。     

城市地下矿山采矿方法的数值与熵权耦合优选

在保证安全生产的前提下，高效开发已成为城市地下矿山资源开发利用的重要模式。安徽省琅琊山铜矿是典型的城市地下矿山，在其开发利用过程中必须避免因开采引起的地面沉陷和建（构）筑物坍塌等危险事故。以矿山采矿方法优化为目标，提出了上向水平分层充填采矿法、二步骤空场嗣后充填采矿法和上向高分层充填采矿法3种方案，建立了3种方案的矿体三维数值计算模型。对琅琊山铜矿-365 m至-245 m中段，采用FLAC^3D软件模拟沿矿体走向布置采场条件下的采场稳定性，并综合采矿技术经济指标实现了3种方案的熵权法优选。研究结果表明：（1）通过对3种采矿方案的12个监测点变形数据进行分析可知，各监测点地表沉降位移和水平位移受矿体分布规律的影响呈U型分布，变形最大值达到25 mm；（2）计算得到的位移倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.099 mm/m、0.17×10^-3 ·m^-1、0.0248 mm/m，满足安全要求；（3）利用计算得到的变形指标和技术经济指标，在熵权法模型中得到了3种不同方案的综合评价指标值，评判结果表明方案三为最优方案。数值模拟与熵权评价的耦合运用可以对客观数据与模糊评价进行融合处理，从而对不同采矿方法进行了科学、合理的综合评判，为城市地下矿山综合评价提出了新思路与新方向。     

无底柱小分段崩落法在云南澜沧铅矿的应用

云南澜沧铅矿老厂矿山由地表转入井下生产后，先后试验了多种采矿方法，但由于矿体赋存条件较为复杂，围岩松软破碎，均未取得预期效果。在2002年，矿山提出了无底柱小分段崩落采矿法，经过对多个采场的试验应刚，在回采过程中不断调整矿块构成要素、采切工程、凿岩爆破参数，取得了较好的回采效果，这一方法经调整和优化后，为我公司小而分散的矿体同采提供了一种比较有效的采矿途径，对形态复杂，厚度多变的矿体有很好的适应性.     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。