某铅锌矿矿柱回采方法研究

某铅锌矿为生产多年的地下开采矿山,原采用房柱法开采,形成了270万m3的采空区和71万t高品位的铅锌矿柱。为解决空区安全问题、实现尾矿“零排放”,为深部采矿创造良好条件,提高矿山资源利用率,增强企业效益,设计采用全尾砂膏体充填治理采空区,在保证安全的基础上回采高品位铅锌矿柱,针对性提出了3种采空区治理和矿柱回采方案,并对3种方案进行经济技术比较,择优选择最佳空区治理和矿柱回采方案,并进行了相关设计。     

石人沟铁矿矿柱回采及采空区处理探讨

结合石人沟铁矿开采残留矿柱及采空区情况,提出几种回采矿柱的方案,并进行了详细分析选择;同时在采空区充填的情况下,制定了井上井下地压的监测方案。     

特大采空区下矿柱回采的安全性评价

在狮子铜矿西山矿段，多年的开采形成了一个特大采空区，采空区中留有一个大的连续矿柱，为合理地部分回收矿柱中的矿石，采用极限平衡方法分析了点柱，水平矿柱的承载能力，分析计算了采区空区顶析的稳定性，并给出了安全系数，分析计算的结果表明，合理回采部分矿柱是安全可行的。     

基于Voronoi图和FLAC3D房柱法矿柱回采可行性评价

针对南温河钨矿矿柱安全回采问题,采用理论分析和数值模拟方法,对该矿的矿柱回采试验采场采空区稳定性进行分析。通过Voronoi图法和矿柱强度经验公式得到矿柱安全系数,以评价矿柱稳定性;在理论分析基础上,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对矿柱置换回采前、后的采空区稳定性进行评价。研究表明:试验采场内除矿柱K2、K6和K10外,其余矿柱均稳定性良好;人工混凝土假柱能够满足试验采场矿柱安全回采要求。     

白山泉铁矿残留矿柱回收技术及空区处理

结合矿山的实际情况,借鉴国内其它相似矿山的矿柱回收经验,对白山泉铁矿一中段的矿柱进行回收利用,并根据现场情况对采空区进行处理,保证下阶段矿房回采的安全性。矿柱回收采用分段凿岩间柱一次性爆破顶柱和间柱的方案,采空区处理采用下向平行深孔崩落顶柱充填采空区的方法,实践证明,矿柱回收方案是合理的,经济效益和空区处理效果良好,可为国内类似矿山提供参考。     

香炉山钨矿矿柱安全回采工艺研究与应用

为解决香炉山钨矿二步骤采场采空区内点柱回采难题,针对典型采场W11进行矿柱回采工艺研究和工业试验。根据类似矿山回采经验,选择采用浅孔一次凿岩微差爆破工艺对点柱进行回采,回采矿柱矿量0.9万t,为企业创造了约400万元产值,带来巨大经济效益的同时保证了安全生产。可以为类似矿柱的开采设计和生产管理提供参考和借鉴。     

大红山铜矿点柱预裂爆破损伤控制研究

地下矿山在采用房[1]柱法或者房柱法嗣后充填采矿法开采的过程中,为保证采场的稳定性,往往会预留大部分的矿柱来支撑着上部岩体。现如今采用的一些采矿方法在一定程度上对矿柱的稳定性造成损伤,因此研究和预防矿柱损伤变得至关重要,本文通过对比大红山铜矿西矿段180中段360-B144采场常规点柱法回采与点柱边界预裂爆破法两个方案,对矿柱造成的损伤来研究矿柱的稳定性。结果表明,常规点柱法回采爆破对矿柱的损伤深度在1.47m左右,而点柱边界预裂爆破对矿柱的损伤深度在1.21m左右,点柱边界预裂爆破与常规点柱法回采爆破相比,对周边矿柱的损伤影响较小。点柱边界预裂爆破区矿柱岩体声速变化幅度为9.02%,小于常规点柱法回采爆破区矿柱岩体声速变化幅度14.65%。     

空场人工点柱替换原生矿柱回采技术及工艺

针对采用空场法开采的矿山采空区内原生矿柱回采技术难题,采用人工矿柱替换原生矿柱的残矿资源回收方案。其实现方法是:通过对原生矿柱开采前的空区稳定性数值模拟分析,反演空区允许的极限暴露面积,据此作为人工点柱布置和参数计算依据。为保证人工矿柱的稳定性,对倾斜底板进行台阶削平处理,并以三角形结构布置底座钢筋。采用井下废石砌筑人工点柱外墙,利用矿山已有的全尾砂胶结充填系统充填点柱内芯,待充填体沉缩凝固形成一定强度后,再以预制楔形体结合混凝土泵送充填联合接顶的工艺充填接顶,确保人工点柱的强度及有效接顶。     

新疆某磁铁矿矿柱回采及采空区处理实践

通过对井下老采空区矿柱的分析研究,提出了以中深孔分段凿岩、集中爆破的方式回采矿柱,并在崩落矿柱后利用上盘围岩的失稳自然崩落充填处理采空区。经过一年的方案实施后,不但回收了大量矿石资源,而且很好的处理了采空区,为矿山在回采矿柱及采空区处理方面积累了宝贵的经验。     

复杂条件下矿柱回采的相似材料模型试验

在空区末充填的情况下回采矿柱,矿柱与采空区顶板的稳定性是一个关键问题。利用相似理论,建立矿柱回采的平面应力相似材料模型,通过观测模拟矿柱开挖过程的应力与变形变化情况,研究了狮子山铜矿西山特大空区下矿柱回采过程的应力变形的变化规律,结果表明,采用分步凹采预帮永久矿柱的回采方案是可行的,矿柱凹采过程中永久矿柱和采空区顶板足稳定的。矿柱回采的实践证明了相似材料模型试验结果是正确的。     

基于应力增量理论的矿柱回采安全性评价

矿柱是支撑空区稳定性的主要单元,矿柱的回收必然会造成空区应力的重新分布,从而对其稳定性造成影响。基于应力增量理论,对某矿山矿柱回采过程中的安全性进行了理论分析,并根据矿柱的回收顺序建立了数值分析模型,计算得到了各矿柱开采前后的应力变化情况。计算结果表明,该矿山二、三采区一中段的间柱安全系数都大于1,即所有间柱在矿柱回采的过程中都处于安全状态。     

厚煤层刀柱采空区集中应力影响范围理论判据研究

针对资源整合矿井厚煤层刀柱采空区煤岩应力集中问题,结合刀柱工作面开采方式和煤岩地质赋存条件,利用弹塑性力学半平面体理论和刀柱采空区煤岩受力特点,建立了刀柱工作面煤岩体力学模型,推导出刀柱采空区应力分布计算公式,并对单个和多个刀柱时应力分布规律、影响范围以及主要影响因素进行了对比研究,得出多个刀柱叠加作用下集中应力影响范围是单个刀柱影响范围的2.5~3.0倍,随刀柱数量的增加,竖直方向影响范围的增加速率逐渐减小,当刀柱数量达到20个时应力影响范围趋于稳定;水平方向影响范围受刀柱数量影响较小,确定了以竖直应力的影响范围作为判断刀柱影响范围的依据。结合杨涧煤矿刀柱工作面开采实际,计算得出刀柱采空区在竖直方向的影响范围为10.6 m,会对9号煤层复采工作面的回采造成影响,并提出了复采工作面合理设计原则和刀柱应力释放措施。     

双侧采空不规则煤柱稳定性分析

为确定某矿3303工作面不规则煤柱处于两侧采空状态时的稳定程度,通过数学模型对不规则煤柱最小安全尺寸及煤柱稳定性系数进行计算,在此基础上,以数值模拟对不规则煤柱两侧采空状态下的应力变化规律展开分析。结果表明:煤柱最小安全尺寸为31.2 m,大于3303工作面推进36.5 m范围内不规则煤柱尺寸;煤柱稳定性系数为1.14,根据煤柱稳定性判别指标判定煤柱为稳定状态;不规则煤柱应力随工作面推进距离增大呈上升趋势,最大应力值与理论计算煤柱承载强度最小值基本一致;综合评定双侧采空状态下,不规则煤柱能够保持稳定。     

沿空留巷窄小煤柱结构及巷道稳定性研究

马兰矿12504和12503工作面间留设的窄小煤柱在经历12503回采时,煤柱上受有较大的载荷,但煤柱留设为8m时,其稳定性良好。窄小煤柱在工作面回采后,煤体上形成了大范围的破坏区,但破坏区域并未贯通,可适当对煤柱进行加强支护。12503工作面回采时,靠近采空区的回采巷道,尤其是靠近采空区的帮部和顶板,应该进行加强支护。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

传统矿柱安全系数计算公式优化研究

从矿柱强度、矿柱所受荷载等多方面对湖南省某铅锌矿采空区矿柱稳定性展开了深入研究,并采用基于面积承载理论及普氏理论对矿区1 365根矿柱的安全系数进行了计算与分析,结果表明,2种理论计算出的矿柱安全系数相差较大,且基于面积承载理论的矿柱安全系数计算公式过于保守。通过建立多种空区模型进行三维数值模拟计算与对比分析,并采用Matlab软件拟合出矿柱应力与矿柱间距、矿柱埋深之间的函数关系,最终得到适用于该铅锌矿的矿柱安全系数计算公式。研究结果可为其他类似矿山的矿柱设计、技术服务提供参考。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

房式采空区集中煤柱诱发动载矿压机理及防治

针对神东矿区石圪台煤矿31201工作面出上覆房式采空区集中煤柱回采动载矿压问题,利用现场实测和理论分析方法,通过分析超前支承压力作用下小煤柱保持稳定时的临界弹性核宽度、动载荷作用下工作面覆岩结构及支架载荷,对动载矿压的发生机理及防治措施进行了研究。结果表明：出集中煤柱期间,下煤层工作面覆岩的回转运动使上覆集中煤柱支撑宽度减小,若超前支承压力导致该部分集中煤柱及前方大面积小煤柱失稳,超前失稳煤柱覆岩的运动将使工作面覆岩受到动载荷作用,破坏工作面覆岩承载结构的稳定性,从而诱发动载矿压;提出了提前爆破集中煤柱的防治措施,并确定了爆破时工作面与集中煤柱间应满足的安全距离,在现场应用效果显著。     

综放沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究

为改善沿空掘巷维护状况、提高煤柱回收率,通过数值模拟分析,研究了综放沿空掘巷窄煤柱的稳定性以及合理的煤柱宽度,为在同类条件下确定合理的沿空掘巷窄煤柱宽度提供了借鉴。     

极近距离采空区下特厚煤层综放工作面矿压管理与研究

针对中煤塔山煤矿极近距离采空区下特厚煤层综放工作面顺槽掘进和回采期间的强动压现象,通过数据监测、理论分析、数值模拟、现场验证,采用减小区段煤柱宽度、增大支架工作阻力、优化超前支护方式、水力致裂顶板等方法,弱化了围岩的强动压作用,有效控制顶板和巷道的变形,保证了矿井的安全开采。