盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法在CDK矿区的应用

为解决CDK矿区存在的矿石贫化率大、回收效果不佳的问题,CDK矿区对盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法在采矿过程中的应用进行详细探究,这种采矿方案是把几个采场分为一个共同的盘区,CDK矿区采矿共分2块,是由2条坡度是22%的斜坡道对凿岩水平进行连接,中间留有10 m的顶柱。采矿方采用的是分段空场法进行回采,高度为41 m。采矿房的上部分矿体高度是15 m,下分段凿岩巷距拉底水平是10 m,回采矿房下部20 m矿体可以在分段凿岩巷内布置环形孔,多采场同时作业。实践证明:该采矿法的单个矿房生产能力达225 t/d,矿石的损失贫化率分别为8%和15%,铲运机台效288 t/台班,为急倾斜中厚稳固矿体采矿提供实践依据。     

沙溪铜矿厚大矿体采矿方法设计

根据沙溪铜矿矿床品位较低、矿体厚大、矿体及围岩稳定性好的特征,采用高阶段大直径深孔嗣后充填采矿和分段空场嗣后充填采矿法。厚大矿体采用高阶段大直径深孔空场嗣后充填采矿法,两段凿岩一段出矿,出矿段高120 m,凿岩段高60 m,采区生产能力2 100 t/d、采切比6.72 m/kt;矿体厚度小于15 m时采用分段空场嗣后充填采矿,中段高60 m,分段高20 m,矿块生产能力500 t/d、采切比17.7 m/kt。由于采矿方法具有采场结构简单,工艺精简的特点,对相邻盘区充填料的破坏不显著,矿石贫化损失率低。     

平底结构浅孔留矿采矿法在上宫金矿的实践

"平底结构浅孔留矿法"适用于倾角在50°左右、顶底板较稳固的矿体,与下向分层留矿法相比,工艺简单、成本低、回采率高。上宫金矿应用"平底结构浅孔留矿法"采场出矿效率为90 t/d,采矿损失率为10%,矿石贫化率为17%,采场盈利达226万元。     

某铁矿大结构参数采场回采试验研究

某地下铁矿为提高矿山生产能力、降低采切成本,在二期开采准备采用高分段、大间距无底柱分段崩落法,设计分段高度为30m,进路间距为20m。分段高度的增大极大地增加了凿岩、装药、爆破、出矿的难度,需要配备更加先进的采掘、装运设备,需要更加严格的现场地压监控管理和生产协同管理,技术难度和管理难度巨大。为了顺利应用30m高分段开采,矿山在现场试验的基础上,得出高分段大结构采场合理的凿岩爆破参数、放矿方式及放矿管理制度,通过凿岩、装药爆破、出矿设备的最优匹配,矿块生产能力达到2744 t/d。     

盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法在红岭矿的研究与应用

红岭铅锌矿随开采深度的增加,矿体由极厚大变为厚大,原有采矿方法已不适合开采,为提高采矿效率和降低贫化损失率,研究并提出了盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法。该采矿方法将多个采场划分为一个盘区,采场用两个分段同时回采,在上分段凿岩水平布置下向中深孔,在下分段凿岩水平布置环形中深孔,盘区内多个采场同时作业。矿山生产实践表明:该采矿法的单个矿块生产能力达220t/d,矿石的损失贫化率分别为9%和14%,铲运机台效300t/台班,研究成果可为急倾斜中厚稳固矿体的开采提供借鉴。     

盘区机械化房柱嗣后充填采矿法在倾斜矿体开采中的应用

对内蒙古某锌铅银矿倾斜中厚矿体的采矿方法进行了类比分析,结合矿体赋存特点应用了盘区机械化房柱嗣后充填采矿方法。矿山生产实践表明该采矿方法采场生产能力可达400t/d,采矿损失率8%,贫化率12%,凿岩出矿均采用无轨设备作业,机械化程度高,经济和安全效益良好。     

急倾斜极厚大矿体矿柱回收方法研究与应用

急倾斜极厚大矿体在采用阶段矿房法回采矿柱时存在采矿贫损大、成本高、凿岩作业困难、作业安全性差等问题,结合红岭矿生产实际并借鉴国内类似矿山生产经验,提出分段凿岩、顶板一次崩落、间柱分段崩落、间柱出矿结构连续出矿、封闭采空区的矿柱回收新方法。经现场试验,取得矿柱回采损失率33%、贫化率15.31%、采矿直接成本72.95元/t的较好指标,为类似矿山进行矿柱回收和采空区处理提供了一种有效的借鉴方法。     

急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数研究

针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结构参数确定困难问题，基于Bergmark-Roos方程放矿理论，分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征，推导出了放矿的矿石损失率及贫化率理论计算公式。基于矿石损失、贫化率的理论计算公式，用Python语言开发了急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数优化程序，输入矿体倾角、厚度及矿岩散体流动参数后，该优化程序可自动计算出急倾斜中厚矿体的采场结构参数，有效地解决了采场结构参数确定难题。结合某铁矿的实际情况，采用优化程序计算了采场结构参数，根据计算结果进行PFC^2D数值模拟放矿试验。研究表明：PFC^2D数值模拟与优化程序计算得出的放矿损失贫化指标十分接近，矿石损失率平均误差值为1.82%,贫化率平均误差值为1.17%。此外，优化程序计算的开采参数下放矿指标都低于15%,放矿效果较好，能够为无底柱分段崩落法采场结构参数设计提供指导。     

复杂矿体分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法试验研究

根据矿山开采技术条件,通过比较,研究选择了分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法作为复杂多变矿体的开采方法,并进行了工业试验。试验结果表明,分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法采场生产能力为518t/d,损失率为16.6%,直接采矿成本比原留矿法降低了12.6元/t;同时,利用尾砂充填采空区,确保了采场稳定性,延长了矿山服务年限,为矿山创造了良好经济效益。     

某铁矿无底柱分段崩落法分段高度的确定

无底柱分段崩落法的分段高度直接影响矿山采切工程量及矿石损失贫化率,合理的分段高度能为矿山企业带来较大的经济效益。通过分析凿岩设备和矿体稳固性对分段高度的影响,得出限制本矿山分段高度的主要因素是矿体稳固性。参考国内相类似的矿山,并分析矿体稳固性对采场地压和凿岩爆破的影响,确定分段高度为12m。生产实践表明,12m的分段高度,钻孔效率高,成孔率高,爆破效果好,矿石损失贫化在合理的范围内。     

缓倾斜中厚矿体高效采矿方法研究

以新疆哈密黄土坡铜锌矿为研究对象,针对矿山一期开采中存在的损失、贫化率较高,通风条件差等问题,提出了采用二步骤采矿法开采深部矿产资源的新方案。即矿块垂直矿体走向布置（矿体厚度≥10 m）,将矿块划分为矿房和矿柱,分为二个步骤进行回采,第一步先采矿房,第二步后采矿柱。开采矿房时,采用分段矿房法回采,阶段嗣后充填;开采矿柱时,采用上向水平分层充填采矿法回采。基于FLAC3D对新方案的第二步骤开采过程进行了数值模拟,第二步骤的开采过程中顶板未出现冒落、垮塌等现象。同时经过一期及二期试验采场的工业试验验证,证明新方案具有工人工作集中、设备利用率高,矿房回采时顶板暴露面积较小、作业条件安全性较高,矿柱回采时损失极大减小、采矿成本适中等优点,其采矿回采率及贫化率分别为93.50%、7.69%,极大地提高了矿山的经济效益。     

矿柱稳定性影响因素敏感性正交极差分析

基于正交极差分析方法对矿柱稳定性影响因素敏感性进行了评价。在分析矿柱荷载、强度、失稳势函数、破坏形式的基础上,总结了影响矿柱稳定性的主要因素;针对矩形矿柱8个主要影响因素：采深、矿房宽度、矿柱宽度、矿柱高度、矿体的单轴抗压强度、上覆岩层的容重、矿柱长度、矿柱长度方向的间距,建立了计算矩形矿柱安全系数的简化公式。以江西某钨矿为例,采用正交极差分析理论,得到该矿矿柱稳定性影响因素的主次顺序为：矿房宽度＞矿柱宽度＞采深＞矿柱高度＞矿体的单轴抗压强度＞上覆岩层容重,即矿房宽度、矿柱宽度对矿柱稳定性的影响最为显著,并得到了矿房宽度、矿柱宽度与矿柱安全系数间的关系曲线,对采场结构参数进行了优化,矿房宽度值小于21.03 m,矿柱宽度值大于3.718 m。     

落凼矿分段空场嗣后充填法采场结构参数研究

分段空场嗣后充填法是两步骤开采,采场结构参数主要是指一步骤矿柱与二步骤矿房的结构尺寸。针对拉拉铜矿落凼矿区深部矿段地下开采遇到高地压释放致采场结构不稳定问题,采用RHINO-FLAC3D进行数值模拟的方法对矿区的采场结构参数进行研究。对落凼矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体采用两种不同的采场结构参数方案进行对比,用Flac3D模拟开挖,对采区内的塑性区进行统计与分析。研究结果表明：随着采深的加大,针对该矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体,一步骤矿柱采用50m×11m,二步骤矿房采用50m×25m的结构参数更加安全稳定。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

镜铁山矿桦树沟矿区II中矿体放矿模式的研究与应用

桦树沟矿区II中矿体为薄矿体,且矿体极不规则,回采近路垂直与矿体走向,沿用目前的放矿模式（截止品位）矿石回收率偏低,达不到计划值 ,主要由于放矿模式与回采工艺不相匹配。为探求这部分矿体的放矿模式,根据放矿学原理及矿石回收难易程度,提出“组合放矿”模式,其中下盘残留区按照“出矿总量控制”出矿,要求回采率≥85%,中间部位按照“截止品位”出矿,要求掌子面围岩比例控制在40%以内,该出矿模式在镜铁山矿其他矿体应用比较成熟,上盘穿口区域按照“松动出矿”,“截止品位”交替出矿模式,“松动出矿”达到爆破补偿空间便可。为进一步论证以上出矿模式的合理性,进行了实验室放矿研究,试验综合回采率达到81.48%,贫化率为10.00%。通过4 a时间的实施,在桦树沟矿区II中矿体2 865~2 835 m取得了较好的效果。     

缓倾斜中厚磷矿床矿柱稳定性及采场结构优化

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区+2 150 m水平缓倾斜中厚磷矿床为研究对象,通过矿山压力平面应力相似模拟试验台,进行了房柱采矿法下矿柱稳定性及采场结构参数优化的相似模拟试验。基于试验结果,研究了沿矿体走向推进过程中采场顶板围岩与矿柱的应力、变形破断规律,同时对采场矿柱宏观失稳破坏模式和失稳机理进行了探讨分析,并对房柱法开采下采场结构参数进行了优化。结果表明：房柱法开采下采场围岩的变形破断具有明显的3个阶段特征,按照变形破坏程度,房柱法开采后,采场覆岩划分为垮落带、裂隙贯通带以及微裂隙松动带;矿体开挖结束后,对采场的个别矿柱进行回收,回采结束后矿柱会突然发生整体大规模的垮塌失稳破坏,呈现出明显的“多米诺骨牌效应”;同时建议采用矿房10 m,矿柱8 m的采场结构参数,以保证采矿安全。研究结果可为该采区深部矿体或类似条件的矿山开采提供理论和技术上的指导和建议。     

基于协同开采理念的急倾斜薄矿脉群集群连续化回采工艺研究

急倾斜薄矿脉群开采多采用浅孔留矿法，该方法开采存在产量小、效率低，劳动强度大等不足。基于协同开采理念，对已有的薄矿脉开采方法进行了分析，设计了一种新型的集群连续化回采方法，即深孔分段空场上向嗣后充填连续采矿法。该方法将阶段划分为分段，分段内划分矿房，矿房内不留间柱和底柱，一步骤回采，随后进行充填，回采与充填间隔进行，同一个阶段内的矿房连续回采，再无后续作业。针对青海省某金矿6条矿脉（M5、M6、M7、M8、M9、M10），提出了间隔台阶式连续回采顺序，并对该回采顺序进行了数值模拟分析。结果表明：最大位移约为16.8 mm，最大主应力为0.076 7 MPa，实际塑性区范围为2~5 m，可达到安全规范要求。矿山实践表明：该采矿法贫化率为9.51%，损失率约为7.98%，采场生产能力为96 t/d，中段生产能力为576 t/d，与该类型矿床开采常用的浅孔留矿法相比（贫化率13.57%，损失率15.61%，单个矿房生产能力62 t/d），能有效提高矿山机械化连续开采水平，提升矿山生产能力和回采效率，有效确保多矿脉同时回采时的安全有序。     

综放工作面瓦斯综合治理技术

为了解决汪家寨煤矿P41102综放工作面回采过程瓦斯超限频繁等问题,通过在本煤层施工顺层钻孔进行瓦斯预抽,有效地降低了工作面回采过程中的瓦斯涌出量。同时,在采空区30 m范围埋设直径250 mm瓦斯抽放管对采空区瓦斯进行抽采,减少回风流的瓦斯浓度,在煤层顶板15m左右布置高位钻孔抽采上邻近卸压层瓦斯,效果明显,瓦斯抽采量达到27.05 m^3/min,瓦斯抽采率达到69.5%,工作面平均月进尺提高30 m以上,生产能力平均提高86 851.6 t/月,杜绝了瓦斯超限,保证了工作面的安全高效生产。     

深部坚硬矿体高频破碎锤非爆机械化开采试验

随着深部硬岩矿山开采深度不断增加,钻爆法逐渐无法满足矿山开采要求。国内外提出了机械切割的破岩方式应对深部开采所带来的挑战,并在煤矿开采和隧道开挖等领域得到广泛应用。为探究非爆机械化开采在深部硬岩矿山中的应用,通过挖掘机载高频破碎锤开挖深部坚硬矿体进行机械开采试验。试验期间,通过数字钻孔电视监测试验区域松动区范围,并记录每日开采时间、破碎锤和挖掘机状态、矿柱形貌、采矿量、剥落矿石块度、粉尘情况、顶板情况以及破碎锤尖部抖齿磨损情况,通过上述参数分析机械开采在深部硬岩矿山中的应用效果。试验结果表明：试验矿柱的松动区平均厚度达2.59 m,在该范围内开挖矿柱效率较高;试验中,整体切割工效可以达到50.6 t/h,切槽后开挖矿柱的切割工效可以达到158.2 t/h,证明了非爆机械化开采在深部硬岩矿山中应用的可行性;此外,机械开采还具有工时利用率高、剥落矿石块度小、粉尘少、开挖扰动小等优点。     

改进采矿工艺降低损失贫化

介绍了狮子山铜矿开采过程中矿石损失和贫化的现状,针对复杂矿体开采过程中矿石损失与贫化难以控制的问题,主要从改进采矿工艺、优化采矿方法方面进行攻关,提出以“因矿生法”的理念,正确选择合理的采矿方法为有底柱浅孔留矿法和有底柱振动出矿阶段崩落法,并调整了相应的结构参数;采用改进采矿工艺（阶段强制崩落采矿工艺）,平均损失率和贫化率分别为7.56% 和17.01%,与原采矿方法相比较,损失率降低5.8个百分点,贫化率降低8.09个百分点。现场应用取得了较好的效果,提高了矿山企业的经济效益。