宜昌晒旗河磷矿条带充填法采场结构及回采顺序研究

复杂地形条件下矿体安全高效开采研究对于释放矿山资源产能有着重要意义。为解决目前房柱法开采对地表扰动程度大且矿柱难以回收等问题，基于条带充填开采技术，从采场结构及回采顺序两个方面对宜昌晒旗河磷矿展开了适应性研究，以期在提高矿石回收率的同时减少地表扰动。首先依据晒旗河高山河谷地形下地应力特征，在盘区内划分了高低应力采区，构建了分区采场结构，并引入极限强度理论得到条带矿柱的合理宽度；然后设计了高应力采区“隔一”、低应力采区“隔一采一”的条带回采顺序，运用FLAC3D数值软件优选出高、低应力采区间的回采顺序，研究矿体在开挖过程中围岩应力变化特征及地表变形特征。结果表明：①从低应力采区向高应力采区的回采顺序优势明显，可缓解高低应力采区的应力不均匀程度；②在整个回采及充填过程中，采场围岩较稳定，矿柱所受的垂直压应力均小于抗压强度；③高山河谷地形下地表沉降曲线演化特征为“U→V→U→W”，地表沉降得到了有效控制；④所设计的条带充填法与传统房柱法开采相比，矿石开采效率得到了大幅提升，可为晒旗河磷矿及类似高山河谷地形下矿床开采提供技术指导。     

桦树沟矿区倾角缓化矿体回采方案优选

针对桦树沟矿区急倾斜厚大矿体倾角变缓后上盘三角区域矿体回采出矿效率低的问题,提出沿矿岩边界布置分段沿脉平巷方案,进行改善三角区域矿体崩落和放出条件的方案优选研究。根据专家现场经验和试验研究结果,确定了影响方案适应性的12个主要因素,分别为中深孔施工精度、中深孔施工适应性、对矿体条件适应性、生产效率、通风效果、放矿控制难度、井巷工程量、中深孔工程量、掘进工期、凿岩工期、掘进成本、凿岩成本。采用层次分析法,引入专家判别法确定影响因素的权重集。选用模糊综合评判法,对拟定的4个方案进行比选,确定沿矿岩边界布置分段沿脉平巷为较好的回采方案,实际平均回采率为85.83%。     

膨胀型浆体膨胀性能及力学破坏特征试验研究

针对围岩黏结过程中可提供膨胀力的膨胀型注浆材料配制问题,开展以静态破碎剂为膨胀源、水泥为胶结剂的膨胀型浆体配比试验,探究不同膨胀剂掺量下膨胀浆体的膨胀特征及力学破坏特征。试验结果表明: 静态破碎剂-水泥浆体的膨胀特征呈现终凝前缓慢膨胀、终凝后加速膨胀、减速膨胀及稳定等4个阶段; 当膨胀剂掺量分别为3%、6%和9%时,膨胀胶结体试样达到稳定阶段时的平均膨胀率分别为2.76%、8.92%和13.57%; 随着膨胀剂掺量增加,试样抗压强度不断降低; 胶结体试样破坏特征表现为: 随着膨胀剂掺量增加,试样由拉伸破坏逐渐向剪切破坏转变,再向碎胀型破坏转变,试样自身膨胀后由脆性向延性发展; 试样体积膨胀导致裂纹滋生,通过DoseResp函数拟合得到膨胀后试样的单轴抗压强度与体积膨胀率的关系,膨胀型浆体单轴抗压强度受膨胀率增加的影响先变小后变大再变小。膨胀型浆体性能的研究对节理面膨胀浆体注浆技术的工程应用具有重要借鉴意义。     

膨胀型浆体的膨胀材料若干问题研究进展

弱层理面急倾斜岩层内巷道顶板层状岩体易产生“顺层滑移”破坏,利用膨胀型浆体对弱层理面进行 注浆,产生“先挤后黏”的注浆加固效果,提高顶板围岩的强度和完整性,能较好地解决这一问题。针对膨胀注浆加 固支护技术,提出了膨胀型浆体概念,分析了膨胀型浆体的膨胀作用机理。如何选择膨胀材料是配制膨胀型浆体 的关键问题。通过对各类膨胀型材料的发展历程和国内外研究现状进行总结,论述了各类膨胀型材料的膨胀机 理。从膨胀发育时间、体积膨胀率、力学强度、膨胀应力4 个方面分析了膨胀型材料的特性,选定HSCA-Ⅱ型静态 破碎剂为膨胀源进行了膨胀型浆体配比试验、体积膨胀率试验、力学强度试验,分析了静态破碎剂-膨胀型浆体的 膨胀发育时间、体积膨胀率和力学强度特征。研究表明：随着静态破碎剂掺量增大,静态破碎剂-水泥新型膨胀型 浆体的抗压强度减小,膨胀发育时间延长、体积膨胀率增大;静态破碎剂-水泥新型膨胀型浆体的膨胀发育时间合 理、体积膨胀率较大、自身强度较高、膨胀应力能在支护岩体中提供挤压力,具有良好的工程应用意义。为实现良 好的工程应用效果,后期还需要在膨胀材料优选及研发、膨胀型浆体膨胀机理、膨胀型浆体-岩体力学行为、膨胀型 浆体膨胀—固化—流动耦合作用机制、膨胀型浆体协同支护理论与技术等方向开展大量的理论及试验研究。     

宜昌晒旗河磷矿条带充填法采场结构及回采顺序研究

复杂地形条件下矿体安全高效开采研究对于释放矿山资源产能有着重要意义。为解决目前房柱法开采对地表扰动程度大且矿柱难以回收等问题，基于条带充填开采技术，从采场结构及回采顺序两个方面对宜昌晒旗河磷矿展开了适应性研究，以期在提高矿石回收率的同时减少地表扰动。首先依据晒旗河高山河谷地形下地应力特征，在盘区内划分了高低应力采区，构建了分区采场结构，并引入极限强度理论得到条带矿柱的合理宽度；然后设计了高应力采区“隔一”、低应力采区“隔一采一”的条带回采顺序，运用FLAC3D数值软件优选出高、低应力采区间的回采顺序，研究矿体在开挖过程中围岩应力变化特征及地表变形特征。结果表明：①从低应力采区向高应力采区的回采顺序优势明显，可缓解高低应力采区的应力不均匀程度；②在整个回采及充填过程中，采场围岩较稳定，矿柱所受的垂直压应力均小于抗压强度；③高山河谷地形下地表沉降曲线演化特征为“U→V→U→W”，地表沉降得到了有效控制；④所设计的条带充填法与传统房柱法开采相比，矿石开采效率得到了大幅提升，可为晒旗河磷矿及类似高山河谷地形下矿床开采提供技术指导。