建井过程中井壁的破坏原因分析与修复

栢杖子金矿竖井施工期间发生了严重的变形与破坏?梦木途诓湫纹苹档脑蚪辛私?为详细地分析;并就已施工井筒的井壁加固与修复及剩余井筒段的设计与施工进行了方案设计。工程实践表明,所采取的加固与修复方案取得了良好的应用效果。     

金属矿山溜井系统的设计与优化

溜井系统是金属矿山实现矿废石低成本下向运输的有效方法。面对国内外矿山频繁发生溜井变形破坏的问题,在分析溜井系统变形破坏影响因素的基础上,以孟家铁矿露天转地下开采工程设计为例,进行了溜井运输系统优化,改变了传统的竖井旁侧高段集中溜井的设计模式,提出了竖井旁侧矿仓+采区溜井的溜井系统设计模式和采区溜井的倾斜布置方案。与优化前相比,优化后的方案减少掘进工程量15307.26m~3,减少支护工程量1870.10m~3,减少基建工程费457.8万元,缩短基建工期3.5月,能够有效克服高段溜井在生产使用过程中的各种不利因素。     

露天转地下开采矿山开拓系统衔接方案的确定原则

根据国内外露天转地下开采的实例,对开拓系统衔接方案进行了归类,提出了确定开拓系统衔接方案的四大原则.并对实现原则的主要途径进行了简要论述,以期对将要实施露天转地下开采的矿山有所指导.     

溜井运输中悬拱产生的机理及解决对策

针对地下矿山溜井运输中悬拱导致溜井堵塞的问题,分析了悬拱现象产生的机理,认为矿岩颗粒之间的内摩擦力和细颗粒的黏结阻力的大小是溜井产生悬拱根本原因。溜井中矿岩的最大块度尺寸与溜井直径的匹配关系、黏结性粉矿含量、含水率的高低以及溜井直径的大小对悬拱的产生影响重大,矿岩下落时对溜井中物料的夯实和物料的重力压实作用增强了粗细颗粒之间的咬合力、内摩擦力和黏结力。从设计与使用管理两个方面提出了防止溜井悬拱产生的一系列措施,并给出了常见的溜井疏通方法。     

基于储量分布特征的地下开采系统优化

为减少地下开拓工程量和降低工程投资,针对某矿地下开发原设计开拓系统,提出了依据资源储量分布特征进行开拓系统优化的思路,使主竖井旁侧两条溜井的高度各降低了60m,通过合理安排工程施工顺序,取消了总长度为1058m的措施斜坡道工程;在充分发挥辅助斜坡道运输功能的基础上,将副井改为进风井,减少了井筒长度和提升系统投资。系统优化共减少开拓工程量1040 m,降低工程投资3828万元。     

矿柱偏心承载特性与失稳破坏机制研究

荷载重心与矿柱截面形心不重合的偏心承载普遍存在于地下开采工程之中。为揭示矿柱偏心压缩承载特性与失稳破坏力学机制,采用一种模拟偏心压缩的试验装置,开展了5组不同偏心距条件下矿柱轴向压缩试验,得到了偏心压缩时矿柱抗压强度及失稳破坏特征。利用MV-XG280相机监测了加载过程中矿柱表面的散斑图像,结合数字图像相关方法分析了偏心距为1/6矿柱宽度时,其表面位移场与应变场演化过程,研究结果表明：(1)矿柱的抗压强度和弹性模量随偏心距增加呈降低趋势,偏心距越大矿柱越容易达到强度极限而破坏,与均匀压缩相比,偏心荷载作用大大降低了其承载能力；(2)偏心荷载下矿柱的破坏特征为小偏心受压破坏和大偏心受拉破坏。偏心压缩使矿柱受力和力矩的共同作用,表现出偏心距越大整体弯曲变形程度越严重。(3)偏心距为矿柱宽度的1/6时,位移场及应变场反映了试件变形破裂的演化过程,随着荷载的增加,位移场最大位移区域进一步集中,应变场出现明显的局部化带,形成最终导致矿柱破坏的宏观裂隙。     

基于勒让德多项式逼近的钻孔岩性分布特征预测模型

露天开采过程中,根据已知岩层特征信息,预测待穿孔位置的矿岩层岩性分布特征,有利于适时动态调整穿孔钻机的钻速及钻压,提高露天矿山穿孔速度。以勒让德多项式为基础,结合概率密度多项式函数逼近法和最小二乘法,建立了露天矿钻孔岩性特征预测模型和计算方法,并根据某铅锌矿的勘探钻孔信息,对预测模型进行了验证。结果表明：建立的钻孔岩性分布特征预测模型能够根据已知的钻孔岩层特征信息,预测出两个钻孔之间任意位置的岩性分布特征,预测结果的最大误差为3.12%,精度能够满足露天矿山穿孔作业对岩性分布特征预测的需要;建立的预测模型对于层状分布的岩层有更强的适用性。     

垂直溜井中卸矿对物料的冲击夯实作用及其预防

垂直溜井中的矿岩运动会对井内储料产生冲击，使松散储料被夯实，进而引发溜井的悬拱堵塞。在总结垂直溜井中矿岩运动特征的基础上，分析了溜井中物料运动全过程的能量转化与耗散特征，讨论了物料运动对井内储料冲击夯实作用机理与冲击夯实过程，并给出了矿山预防冲击夯实作用的综合措施。研究表明：①矿岩块在垂直溜井中下落时，底部储料受冲击的能量大小与矿岩落差和矿岩块质量成正比关系；②下落矿岩块的冲击力在井内储料中矿块之间相互传递形成了一种“力链”的作用效果，冲击力越大，夯实的密实度和范围也越大，夯实范围大小与冲击过程中的能量耗散速度成反比关系；③控制进入溜井的矿岩块度和降低矿岩块在溜井中的落差，是预防井内储料被冲击夯实的有效措施。     

金属矿山溜井问题研究现状及方向

溜井在使用过程中频繁发生的堵塞现象和井壁变形破坏问题,已成为影响矿山安全高效生产的重要因素。将溜井问题归纳为溜井堵塞和井壁稳定性两大问题,并系统分析、总结了溜井问题的研究现状及存在问题。溜井堵塞问题表现为其底部放矿过程中井内物料流动中止,井壁稳定性问题主要表现为井壁变形、失稳和跨塌。研究表明：①矿石含水率、粉矿含量、放矿漏斗角、贮矿高度、贮矿时间以及矿岩块度与溜井直径之间的匹配关系,井壁支护结构脱落与井壁围岩垮塌产生的大块,以及溜井使用管理方面存在的问题,是造成溜井堵塞的主要原因;②矿（废）石的粒度分布特征及其物理力学特性,溜井工程围岩的地质结构特征及其应力场特征,溜井结构、井壁支护强度及其相互关系,是溜井井壁产生变形破坏的主要原因;③矿（废）石在溜井中运动与井壁接触并产生力的作用,使得溜井井壁受到冲击、剪切和摩擦损伤,是溜井井壁产生变形破坏的根本原因;④溜井堵塞后的爆破疏通和临近溜井的掘进爆破,加剧了对井壁的人为破坏。在上述分析的基础上,认为今后溜井问题的研究应着力于：①研究溜井堵塞各影响因素之间的关系,建立相关数学模型,探讨溜井结构及其相关尺寸的设计准则,预防溜井堵塞;②揭示溜井中物料的运动规律及其对井壁的力学作用机理,改善溜井结构及其支护方式,从根本上解决溜井稳定性问题;③研发应力释放技术和高应力环境下的工程支护技术,是解决深埋溜井井壁应力致裂破坏问题的主要研究方向;④从溜井的设计、使用与管理角度预防溜井堵塞,研发溜井堵塞的非爆破疏通技术,减轻爆破对井壁的损伤。     

进路宽度对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

无底柱分段崩落采矿法结构参数对其放矿的损失与贫化有着较大的影响,本文采用单分段、单进路的放矿模型,研究了放矿过程中进路宽度对放矿量、回收率和贫化率的影响,分析了放矿效果产生变化的原因。实验发现:(1)随着进路宽度的增加,同一崩矿步距内的放矿量明显增加,进路口眉线处矿岩结拱现象大幅减少;(2)增加进路宽度可显著提高矿岩的流动性,进路宽度每增加0.5m,矿石回收率约提高1.3个百分点;(3)随着进路宽度的增加,矿石产生贫化的时间延迟,贫化率增长速度减小,但最终贫化率呈小幅度增加趋势。研究结果表明:放矿效果发生变化的主要原因一方面是进路宽度的增加提高了滑动微面以内的矿岩总量,因而大幅提高了放出的矿石量;另一方面是在出矿过程中,进路宽度越大,进路内矿岩被重复扰动的区域越小,进而减缓了废石的侵入速度。