用“安全深度”对竖井矿柱的圈定与开采

红透山铜矿用安全深度理论重新划定竖井保安矿柱，使原用传统力圈定的主井保安矿柱内的数百万吨积压矿量变为可采矿量。     

鑫达金矿竖井保安矿柱圈定及稳定性分析

鑫达金矿原设计采用65°岩移角圈定竖井保安矿柱,对于进入深部开采阶段的矿山来说该方法局限太大,会导致大量的优质矿体位于保安矿柱圈定范围之内而无法回采。为解决这一问题,从控制岩移范围入手,根据临界散体柱理论重新圈定了竖井保安矿柱,并运用FLAC~(3D)数值模拟软件,模拟保安矿柱优化后矿体开采对竖井稳定性的影响。结果表明:竖井变形主要以垂直方向上沉降为主,水平方向位移较小;矿体开挖后应力扰动范围并未波及到竖井附近,竖井处于相对稳定的状态。     

充填开采安全深度与保安矿柱圈定研究

地下矿山深度充填开采过程中,保安矿柱的留设不可避免,传统的保安矿柱圈定方法问题明显,以安全深度结合岩移角圈定保安矿柱的方法被认为是可行的,但安全深度的计算方法尚不明确。以三鑫金铜矿桃花嘴矿区为工程背景,采用理论计算、有限元数值模拟方法来研究安全深度,进而圈定保安矿柱。结果表明:通过理论计算,得到临界安全深度为-428.9m,运用有限元数值模拟软件FLAC3D对开采过程中顶板下沉量与塑性区分布、井筒位移与应力变化情况进行模拟,进一步确定了安全深度为-442m。基于安全深度理论对保安矿柱重新进行圈定,与传统方法相比,释放了大量压覆资源,提高了矿产资源利用率。     

硬岩矿床组合型井筒保安矿柱圈定与压覆资源回采技术

为合理留设硬岩矿床充填开采时的井筒保安矿柱尺寸,考虑硬质围岩的岩体质量等级和自身抗变形、抗破坏能力,在常规岩层移动角圈定方法的基础上提出了组合型井筒保安矿柱留设方案。以山东某铁矿东主井压覆资源开采为研究背景,通过现场调查与岩石力学试验开展了工程地质分区与岩体质量等级评价,根据分级结果将-250 m水平以上的Ⅱ～Ⅳ级围岩按岩层移动角圈定台体状井筒保安矿柱,-250 m水平以下Ⅱ级硬质围岩按极限距离80 m圈定圆柱形保安矿柱,同时设计了两种井筒压覆资源开采方案,即浅孔留矿法嗣后充填开采与上向水平分层充填开采。研究表明:上向水平分层充填开采对应的井筒内壁变形量为浅孔留矿法嗣后充填开采的80%,但两种开采方案引起的井筒变形均未超过安全标准。所提出的上向水平分层充填开采方案与组合型井筒保安矿柱留设法在该矿山得到了成功应用,回收矿量约400万t,可为其他类似矿山的井筒压覆资源开采提供借鉴。     

釜石矿7D矿柱二次回采的安全管理

1983年8月公司成立了矿柱研究委员会,就矿柱与采空区的相关问题作了专门研究。矿山当前不做为回采对象的保安矿柱的矿量约200万吨,做为二次回采对象的可采矿柱约70万吨。以增加可采矿量减少成本为目的,对残柱的可采性进行了研究。 (1) 在新山7D·N430以北的垂直矿     

"三下"矿体充填采矿法回采实践与研究

中国锡矿山南矿30多年来,使用充填采矿法回采"三下"矿体,解决了回采保安矿柱的采矿方法问题,提出了缓倾斜矿体两步回采充填采矿地采场的地压机理,论证了胶结充填体的力学作用,探索出了两种地压控制方案,基本保证了保安矿柱的回采安全.这些经验和成果可为类似条件的矿山所借鉴.     

基于水平构造应力比圈定新城金矿竖井保安矿柱初探

在以往的竖井保安矿柱圈定过程中,岩层移动角是主要的考虑因素,地应力条件则通常不被重视。而对于水平构造应力显著的矿山,在回采扰动下竖井周边易形成应力集中区,不利于竖井稳定。新城金矿水平构造应力突出,为了在圈定竖井保安矿柱时考虑水平构造应力作用,建立了竖井周边采矿的概念模型,模拟在不同水平应力条件下开采对竖井围岩变形及应力的影响。研究表明:当采空区位于竖井的最大主应力方向上时,回采具有显著的卸压作用,可以减小水平构造应力对竖井的影响,变形场主要集中于采空区周边,且竖井围岩也向采空区挤压变形;在竖井的最小主应力方向回采矿体则会加剧竖井处的应力集中,竖井围岩呈现出整体向井筒内部加剧挤压变形的趋势。在此基础上,建立了新城金矿竖井与矿体的大尺度数值计算模型,对比分析了圆形保安矿柱方案与根据水平应力比圈定的椭圆形保安矿柱方案,结果表明:针对新城金矿的地应力及矿体条件,目前保留100 m的竖井保安矿柱为较优方案。     

锡矿山南矿保安矿柱锌厂区域近地表安全回采研究与应用

锡矿山南矿锌厂区域矿体赋存靠近地表,被划定为保安矿柱,属于难采矿体的开采。本文通过采用先进的采矿方法与工艺,建立浅部充填系统处理大量空区等有效措施,近地表保安矿柱的回采安全性得到了提高,并在矿山生产实践中得到了推广应用。     

西石门铁矿北区斜井保安矿柱圈定优化

西石门铁矿北区进入二期开采后,原提升斜井仅作为一条进风井,允许发生较大变形,但不允许塌断。由此降低了保护级别,缩小了保护范围,并且确定保护范围的依据由原来的移动角改为陷落角。同时,在采空区冒透地表后,采取及时向地表塌陷坑内充填废石散体的技术措施,将矿岩陷落角提高至75°以上。在此基础上,由原来的用60°移动角改用75°陷落角重新圈定斜井保安矿柱,从而释放了大量矿柱矿量。这些被释放的矿柱矿量,应用自落顶、设置回收进路的无底柱分段崩落法和平底堑沟底部结构诱导冒落法得以安全回采,取得了良好的技术经济效果。     

保安矿柱的回采

俄罗斯乌拉尔中部一些矿山，各种用途的保安矿柱积压了大量有工业价值的矿石，即使局部开采那些矿石对于这些矿山也是非常现实的任务。在这种情况下，不仅回采保安矿往本身是重要的，而且回采矿柱的开始时间也是很重要。在实践中，经常是在采矿作业转移到下水平之后才能查明保安矿柱全部或部分回采的可能性。回采工作起点转移得越远，则开拓与采准巷道的支护费用增加得越多。采矿实践中已经在采用胶结充填法回采保安矿柱矿石方面积累了丰富的经验。胶结充填的主要作用是保证矿床的安全开采，同时保护地表不受破坏。可是胶结充填料的制备不是…     

某石英砂矿地下开采保安矿柱稳定性分析

某石英砂矿由于受到产品销售问题及周围环境条件的限制,决定采用地下开采方式。矿体南西部已经靠近矿界,为了保证矿体开采过程中的安全,需要在靠近矿界的矿段预留保安矿柱。因此,采用FLAC3D数值模拟软件,对矿体开采留设不同厚度的保安矿柱进行安全稳定性分析及比较,最终确定留设保安矿柱的合理尺寸。     

某铁矿矿柱回采安全性研究

某铁矿二采区一中段采用空场采矿法进行采矿,经过多年开采该中段未处理采空区体积已经达到40万m3,遗留矿柱矿量超过26万t,为了充分回收矿产资源矿山计划回采矿柱。由于现场未处理的采空区体积较大,而矿柱又是维持采空区稳定性的关键要素,可能部分矿柱的回采或破坏就会诱发一定规模的地压活动,威胁矿山的正常安全生产。所以在矿柱回采之前,对回采区域的矿柱进行安全性研究,可以指导矿柱回采的实施,进而保障矿柱的正常安全回采。结合矿山的现场实际情况,以应力增量理论为基础,采用工程地质调查、室内试验结合数值模拟的方法,对矿山二采区一中段需回采矿柱的安全性进行研究,确定了各回采矿柱的安全系数大小。研究结果表明矿山二采区一中段的矿柱处于安全状态,可以进行部分矿柱回收。     

锡林浩特萤石矿副井保安矿柱稳固技术研究

锡林浩特萤石矿采用留矿法开采,随着空区长时间暴露及井下采动不断影响,保安矿柱遭受了不同程度的破坏,导致副井安全运行受到严重威胁。为解除这一威胁,采用FLAC 3D数值模拟方法对四、五中段保安矿柱范围内矿体开挖与充填前后,副井附近的应力及位移变化情况进行了模拟分析,证实了开挖对竖井造成的威胁及充填对竖井保护的有利作用。基于此,研究提出顺次崩落中段遗留顶柱与地表塌陷坑同步废石充填相结合的保安矿柱稳固措施,并对充填后矿柱范围内剩余空区实施二次补充,实现了保安矿柱破坏范围的有效充填,为矿山安全、绿色、高效开采提供了有力保障。     

李家沟矿区超前开采安全技术要素分析

由于被迫在覆盖岩下放矿和矿体中夹石的大量存在,厂坝铅锌矿李家沟矿区出矿品位持续低迷;矿区902 m中段矿体品位高且赋存完整,超前回采该区域富矿可有效提升李家沟矿区出矿品位。根据902 m中段工程地质和矿体赋存特征,运用Mathews稳定图法,优化了采场极限暴露面积和结构参数。在对采空区塌陷大面积连锁冒落效应致灾机理分析的基础上,建立了地下开挖工程围岩系统的协同承载作用突变模型,分析了超前开采区域矿柱和顶板的稳定性,并提出了采空区嗣后充填和建立地监监测系统的安全措施。实践结果表明：结合Mathews稳定图法和有限元软件分析,可以实现数据的相互验证和决策,为李家沟矿区902 m中段超前回采提供安全保障。     

复杂地形下缓倾斜磷矿床条带充填分区协同开采技术

如何实现复杂地形下缓倾斜矿体安全高效开采是目前亟待解决的关键问题。以宜昌某磷矿为工程背景,根据地应力不均匀分布特征构建分区采场结构,基于“协同开采”理念,提出了与其相适应的条带充 填分区协同开采技术,实现了同一盘区回采与充填协同作业。运用物理相似模拟试验方法,研究了分区协同回采过程中顶板及围岩矿柱的受力变形特征及其变化规律,探讨了分区充填过程中采场矿柱的承载机制。结 果表明：采区之间相互干扰程度较弱,围岩应力转移程度受埋深和开采步骤的影响较大;随着开采与充填的协同进行,不同采区条带上方顶板受拉与受压交错性分布;分区协同回采过程中,围岩及充填体矿柱并未发 生明显破坏,其中一步骤充填体和围岩矿柱是采场内的主要承载体,二步骤充填体的承载作用相对较弱;盘区矿柱之间及隔离间柱发生了非对称性变形。为了进一步降低充填成本,在原有协同充填模式的基础上适当 降低二步骤充填体的力学强度,并通过数值模拟方法验证了优化后采场充填模式的可行性。条带充填分区协同开采技术有助于实现复杂地形下缓倾斜矿床安全、高效、经济开采。     

高应力区卸压开采方法研究

针对西石门铁矿高应力区的形成及产生的危害，采取有效支护、崩落支承柱与大量放矿松动卸压及合理调整回采顺序等综合技术措施，卸掉了高应力区的破坏性地压，有效地减少了地压活动对回采作业的影响，并回收了大量损失矿量。     

人工矿柱置换缓倾斜薄富矿体矿柱

随着磷肥需求量的快速增长,提高品位高、质量优的磷矿回收率尤为重要。宜昌某磷矿矿体品位高,属缓倾斜薄矿体,目前房柱法采矿造成的矿柱损失率达25%~30%,为解决损失率过大的问题,提出了采用人工矿柱替代原生矿柱的方案,并经人工矿柱与矿石矿柱的承载能力及安全稳定性对比分析。通过理论计算得出:在设计的人工矿柱尺寸条件下,矿柱均匀分布时,人工矿柱抗压强度为10.08 MPa;矿柱交错布置时,人工矿柱的强度参数为14MPa。通过现场实施,结果表明采用混凝土人工矿柱置换矿石矿柱,保证了原生矿柱置换后的采场作业安全,同时大幅提高了矿石的回收率。     

高危空区群下地下转露天协同开采技术研究

柿竹园矿地表塌陷给井下生产带来了一系列难题,如地表泥水混入井下导致矿石贫化且影响选矿,塌陷区北部和东北部高陡悬崖导致地表滚石和滑坡显现,塌陷区南部形成大跨度悬臂空区,不稳定间柱与 大采空区形成高危空区群、含矿大块堵塞出矿巷等。根据矿山现场调研、实测绘图和岩移研究,通过3Dmine软件建模,精准划分了塌陷区、过渡型空区、高危明空区、外围空区等。为解决该矿生产难题,提出了井下 与露天协同开采技术方案：首先采用低品位矿石充填塌陷区周边的高危空区群;再禁止塌陷区南部井下采出矿石,并在地表采用深孔爆破技术崩落悬臂矿岩;然后对塌陷区北部和东北部高陡悬崖实施地表削坡剥离和 利用低品位矿石回填塌陷区;最后在6~8 a内由地下开采过渡到露天开采,并探索性回采塌陷区内的巨块矿石。为减少前期剥离投入、缓解剥离境界外修路难的问题,结合环山贴坡布置螺旋型阶梯状剥离台阶、道路融 入山坡剥离境界等思路,利用3Dmine软件建模研究,优化确定了720剥离境界。同时,通过生产计划上图标识,及时更新协同作业区,实时微震监测地下采区和GPS监测塌陷区岩移等技术措施,实现了矿山协同开采的 动态监测与预警。研究表明：所提出的优化剥离境界思路和一系列露天与井下协同开采技术方案,解决了该矿当前的生产难题,为该矿露天与井下协同作业提供了安全保障,可为类似矿山提供有益参考。