振弦式传感器在深部采场充填体监测中的应用

随着地下矿山开采向深部发展,对充填体稳定性的研究越来越必要。振弦式传感器具有精度高,抗干扰能力强,安装简单等优点,对于深部开采复杂的采场环境具有较高的可靠性。介绍了振弦式传感器的工作原理,并根据新城金矿深部采场充填体监测的工程应用实例分析,得到了深部采场充填体受力及沉降的规律。最后总结了振弦式传感器在深部采场充填体监测应用中需要注意的问题。     

泡沫砂浆充填体力学特性及其应用研究

为了将泡沫充填技术成功地应用于地下充填矿山,以金川F17以东采场的开采技术条件,开展了泡沫砂浆充填体的物理力学特性试验研究。在此基础上,采用数值模拟技术,进行泡沫砂浆充填体充填采场的作用机理与充填效果研究。现场实践表明,泡沫砂浆充填体具有流动性好、充填质量高、成本较低等优点。理论分析结果显示,对于金川F17以东采场围岩条件,采用与普通充填体相同灰砂比,泡沫砂浆充填技术不仅提高充填体的力学参数,还能够实现较高的充填接顶率,从而有效控制采场岩层移动,确保采场的安全。由此表明,泡沫砂浆充填技术在金川F17以东采场的充填法采矿是可行的,矿山正在进行采场的工业试验研究。     

深部矸石充填采场顶板下沉控制因素及影响规律研究

在分析深部矸石充填采场顶板下沉控制因素的基础上,首先确定了深部矸石充填采场煤体非弹性区范围,并基于深部充填采场充填采煤液压支架-煤体-充填体的耦合作用关系,引入非线性Winkler地基模型,构建了矸石材料控制深部充填采场顶板力学模型,求解得到了深部矸石充填采场顶板挠度方程,然后结合深部充填开采具体工程算例,计算得到了深...     

金川集团公司充填采矿技术与应用

金川镍矿处在"富、大、深、碎"的复杂矿岩条件下,全部采用胶结充填采矿法开采.40多年来,金川公司坚持正确的胶结充填采矿技术路线,通过组织大规模的环管试验研究,上世纪70年代初发现了高浓度料浆的管流特性,提出了"临界流态浓度"的概念,推导出了计算砂浆管道输送水力坡度的金川经验公式;1987年以后试验验证了金川膏体充填料浆符合赫谢尔-布尔克莱流变模型,解决了金川膏体泵送充填工艺在理论计算方面的关键技术,并于1999年7月建成投产了尾砂膏体泵送充填工艺系统.长期的试验研究与生产实践,金川镍矿提出了合理的高浓度细砂胶结充填和膏体充填料浆的配合比参数,解决了相应充填工艺中的主要技术问题,并开展了连续回采充填体及采场围岩稳定性的研究,得出了采场围岩与充填体的稳定性取决于原岩水平应力、充填体的支撑作用和回采顺序的科学结论,形成了由中央向两翼推进,并保持中央两个盘区嗣后充填一步回采的方案,满足了金川镍矿目前年采矿量460万t、年充填量150万m3的要求,使充填采矿法在中国成为一种高效率、高回收率的采矿方法.     

大体积充填体下胶结充填法回采进路参数优化研究

为了提高金川二矿区深部下向进路式胶结充填法开采效率,针对大体积充填体下大断面进路生产的安全可行性问题,通过弹塑性理论和三角塌落拱理论计算充填体人工假顶均布荷载,并依据简支梁理论和薄板理论对深部850 m水平中段回采进路宽度进行理论计算,在现有回采进路参数基础上,设计了9组不同回采进路参数的试验。通过数值模拟,分析了各组参数下进路断面的应力、位移、平均屈服率变化特征和采场安全系数,以生产效率及开采安全为目标,得出金川二矿区深部大体积充填体下的胶结充填法回采进路宽度可增加至6 m、分层高度可增加至4.5 m。现场局部试验结果表明,增大参数后的进路顶板和两帮稳定性较好,能满足安全生产的需要。     

金川矿山深井高应力开采潜在的问题与关键技术研究

金川铜镍矿以其复杂的工程地质条件和碎胀蠕变的岩石力学特性,一直受到国内外采矿工程和岩石力学界的关注。近年,随着开采深度接近1000m,矿山采掘强度和开采范围的逐步加大,由于深部矿岩破碎程度、构造应力及采动压力均有增大趋势,对开采带来很多困难和安全隐患。文章在系统分析金川进入深部开采所面临的巷道稳定性、采场稳定性以及岩层移动等主要问题的基础上,提出了解决金川深井高应力条件下采矿问题的关键技术思路和方向。     

煤矿矸石膏体充填直接顶的控制

煤矿矸石膏体充填开采时对采场的控制十分重要,其中直接顶是充填开采的"关键层",直接顶的破断与否对充填质量、充填采场控制和充填区控顶具有重要的意义。根据充填开采的特点,建立了直接顶的破断力学模型,并且求出直接顶断裂时自由空间高度的大小。     

安庆铜矿深部特大型采场充填体稳定性研究

为论证安庆铜矿深部特大型矿柱开采过程中充填体的自立高度、可暴露面积,开展了安庆铜矿深部采场充填体稳定性研究,在充填体现场调查、充填体力学性质的现场测试和室内实验的基础上,采用3种理论计算方法分析了充填体的稳定性,为特大型矿柱回采方案设计提供了依据。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

大厂铜坑锡矿91号矿体地压监测及充填体稳定性评价

本文介绍鲷坑锡矿地压及充填体试验研究成果。叙述９１号矿体开采区域采场围岩应力──变形变化监测与分析结果；评估了该矿磨砂胶结充填料（体）的力学特性及其充填质量；应用有限元法模拟计算了岩体与充填体稳定性；在工程地质调研基础上，分析及预报开采区域采场岩体稳定性。     

金川二矿区高应力碎胀蠕变巷道稳定性数值分析

金川镍矿极其复杂的区域地质背景、特殊的工程地质环境以及碎胀蠕变的岩石力学特性受到国内外采矿工程界和岩石力学界学者和专家的关注.目前,金川矿区已进入深部开采阶段.随着采场开采深度的增加,地应力增大,开采范围扩大,采场地压活动日趋剧烈.巷道支护问题十分严峻.本文以金川二矿区1 178m分段道攻关试验巷道为研究对象进行一系列研究,并采用大型离散元软件3DEC进行模拟分析,对几种支护方案进行数值模拟分析与评价,分析不同支护因素对巷道稳定性的影响程度和不同支护形式对围岩变形控制的优劣,为金川矿区深部巷道支护设计提供理论依据.     

毛坪铅锌矿采场热环境影响因素研究

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL软件分析了较低地温条件下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过现场温度测量数据对数值计算结果进行验证。结果表明：毛坪铅锌矿目前开采水平地温为21.60℃,地温梯度为1.66℃/hm;灰砂比是影响充填体放热的重要因素,充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温对采场温度影响较大,采场温度随着地温的增大呈线性增加;毛坪铅锌矿中各个热源对采场环境的影响程度不同,其中风流能显著提高采场温度,充填体和机电设备次之,人体热源对采场温度的影响最小。     

深部高大采场全尾砂胶结充填理论分析

冬瓜山铜矿深部矿体距地表约1000 m,矿区构造应力复杂,属高地应力分布区域,采用空场嗣后全尾砂胶结充填法开采。在实验室试验结果的基础上,采用Terzaghi法和Thomas法对其高大型采场充填体受力状况进行了理论分析,用有限元法对采场围岩和充填体的应力分布状况进行了研究,确定了开采扰动条件下在采场周围形成的不同程度破坏区域。     

基于组合赋权的大体积充填体下回采进路参数优化

针对金川二矿区深部大体积充填体下下向进路式胶结充填法进路参数合理性的问题,以深部850 m水平中段采场为研究对象,依据Mathews稳定图解法确定了9组不同回采进路宽度和高度的试验方案。通过数值模拟获得了不同方案的采场最大主应力、最大拉应力、平均屈服率和顶板下沉量4项指标,利用响应面法获得了不同进路参数对4项指标的影响程度及变化规律。构建了回采进路参数优化综合评价指标体系,利用层次分析法和熵权法进行组合赋权,并通过模糊综合评价得出金川二矿区深部850 m水平中段采场在进路宽度5～6 m、分层高度4～4.5 m时均能取得较好的综合效益,且回采进路宽度6 m、分层高度4.5 m时的综合效益最大。     

充填体变形特性分析及材料配比优选

当地下矿山采用胶结充填开采方法时,充填体的强度是影响其在地下矿产开采过程中是否稳定的直接因素,并且关系到采场围岩的稳定性和充填成本,而合理的充填材料配比是关键。本文在室内充填试验的基础上,利用数值模拟手段对四种灰砂比的充填体进行充填开采仿真模拟,分析了胶结充填体的变形特性,结果表明充填体的失稳主要从与下盘围岩接触的底部开始发生破坏,然后沿充填体与下盘的接触面向上、以及在与底板接触面处沿充填体倾向方向这两个方向逐渐发生变形破坏;对采场中的位移、应力和塑性区等围岩力学响应特征进行了对比分析,结果表明,当灰砂比为1∶8时,充填体能够维护采场稳定并且充填材料成本较低。研究结果对矿山充填工程具有一定的指导意义。     

卧虎山矿二步矿房采场稳定性分析及应用

针对卧虎山铁矿选用上向水平分层充填法开采二步矿房时面临顶板片冒、生产能力低、支护工效低等难题,对原有采矿法进行优化,采用一、二步矿房交替上升式充填采矿法。根据其采场结构建立开采力学模型,通过力学模型分析,确定一步矿房的超前开采高度10 m和二步矿房悬顶高度15.4m。采用充填体强度计算理论,得到了充填体强度的理论设计值为2.5 MPa,为采场稳定性控制提供了依据。最后,运用FLAC3D有限元分析软件,建立三维数值模型,对优化方案进行了验证。结果表明:确定的采场结构参数合理可靠,实现了卧虎山铁矿安全高效的开采。     

阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用FLAC^3D软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析。结果表明：跨度为16 m、18 m、20 m和22 m的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中20 m和22 m跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区。二步骤回采矿柱时,跨度为18 m、20 m和22 m的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏。考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为16 m,最优回采顺序为“隔一采一”。     

金川大型难采矿床安全高效开采关键技术与面临难题*

金川镍矿以矿体厚大、埋藏深、地应力高和矿岩破碎著称于采矿界。随着我国对镍资源需求增长,金川镍矿开发规模逐年递增。目前生产能力已经接近900万t,以每年10%的速度递增。矿床开采深度接近千米,采场地压显现剧烈,给矿山工程稳定性和岩移控制带来极大困难;为此,金川镍矿多次开展采场地压规律、支护技术、充填工艺以及地压控制等重大技术攻关。研究揭示了充填采场地压显现规律,对采场地压进行有效控制并实现了大面积连续开采。随着开采深度增加和采场面积扩大,地压控制问题更加突出,深部巷道工程稳定性控制更加困难。尤其矿山生产规模逐年提高,从而给矿山安全、高效和经济开采带来更大挑战。针对国内外镍资源发展形势和矿山开采面临的困难,金川镍矿正在进行第二轮采矿技术攻关,尤其开展矿山固体废弃物资源综合利用研究,开发低成本和高强度的新型充填胶凝材料,从而降低充填采矿成本,提高采矿经济效益和社会效益。     

下向进路式采场充填体顶板力学模型及稳定性分析

在应用下向充填采矿法的矿山中,回采工作直接在充 填体顶板下进行,研究充填体顶板的安全性和稳定性具有重 要意义.以甘肃某镍矿为工业背景,引入薄板模型和尖点突 变理论,构建了采场充填体顶板的力学模型,分析了充填体 顶板发生突变失稳的临界条件,确定了采场充填体顶板的安 全厚度,并进行反演推算得出该矿山目前所能承载的充填体 最大厚度.研究结论表明:影响充填体顶板稳定性的核心因 素是顶板厚度,某镍矿现有的采场结构参数能够满足持续下 向充填开采矿体的顶板厚度安全需求.研究方法为探究采 场充填体顶板稳定性问题提供了新的思路.     

影响冬瓜山铜矿充填质量的因素探讨

冬瓜山铜矿为生产能力1万t/d的大型深部开采铜矿,其开采过程中存在地压大、岩温高、有岩爆倾向等问题,采场充填质量直接影响矿山经济效益.着重分析了充填材料性质、充填材料制备及采场充填工艺对充填质量的影响,相应地提出了保证充填体质量的建议.