点柱式分层充填采矿法在海下矿床开采中的应用

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,开采的关键是开采过程中海底不产生非均匀沉降、裂缝和塌陷。在安全开采的前提下实现强化开采,必须选择合适的采矿方法。根据新立矿区开采技术条件,采用脉外采准点柱式分层充填采矿法,采场生产能力达到108.7t/d(盘区为800~900 t/d),采矿损失率为19.3%,采矿贫化率为6%,实现了新立矿区的高效安全生产。     

分矿房矿柱分层充填法在海底开采中的应用

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,开采的关键是开采过程中海底不产生非均匀沉降、裂缝和塌陷。在安全开采的前提下实现强化开采,使生产能力达到8 000 t/d,必须选择合适的采矿方法。根据新立矿区开采技术条件,研究确定对厚大矿体采用分矿房矿柱分层充填法开采。     

三山岛新立矿区海底矿床安全高效开采技术研究

海底金属矿床开采在我国尚无范例,三山岛金矿新立矿区属于我国第一个海下开采的金属矿山。根据采矿方法的选择原则,结合三山岛金矿新立矿区海底开采的技术条件,提出了4个代表性方案,通过对各代表性采矿方案的综合比较,为确保海底不在矿床开采过程中产生导水性破坏,选择了高进路充填采矿法,并在63#和71#两个具有代表性的试验采场进行...     

岩层微扰上向分层充填法在海底开采中的应用

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,国内仅龙口在海下采煤。三山岛矿区矿体位于海床下数十米至数百米范围内,是完全意义上的海底开采,充填法是首选的采矿方法。通过不同浓度不同灰砂比的充填尾砂胶结性能研究,确定充填浓度为70%左右时,胶结充填灰砂比为1∶8,胶结充填面灰砂比为1∶4,并采用岩层微扰上向水平分层充填法开采,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

三山岛金矿海底采矿的采准工程优化

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山研究采用机械化上向水平分层全尾砂充填法开采。通过无轨采准系统工程优化研究,确定分层高度为3.3 m,当矿房宽度采用15 m左右时,分段高度采用10～13.3 m比较合适。应用效果证明,优化设计为新立矿区海底矿石资源安全经济开采提供了技术保障。     

海底下金矿床开采岩移特征数值模拟动态分析

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,设计生产能力达到6000t/d,大量、快速、高强度海底采矿与井下大量爆破势必引起海床变形与沉降、潜藏海水大量涌入井下的巨大安全风险。根据新立矿区开采技术条件,分析其不同原岩应力场下的次生应力场及岩移特征,研究结果表明,水平构造应力场对开采引起的地表沉陷有明显的抑制作用,但会引发更大的水平位移,建议至少预留65m保安矿柱,以确保矿区安全生产。     

三山岛新立矿区采场结构参数优化研究

新立矿区是我国第一个进行海底开采的硬岩矿山.针对其海底复杂特殊开采技术条件,本文采用工程类比法、理论计算和正交试验,通过ANSYS数值模拟手段,研究了不同的采场结构参数对采矿作业安全、资源回收等的影响,对点柱结构参数进行优化,从而为采矿方案设计提供了理论依据.     

三山岛金矿海底高效开采工业试验

国内外海下开采的矿山很少,三山岛金矿新立矿区属于我国第一个海下开采的金属矿山,有必要对海底金属安全开采进行全面的研究。根据矿区生产实际和国内外开采相关经验,提出了脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法,选择了合理的采准方案和回采顺序。工业试验结果表明,脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法具有作业面多、单位面积开采强度大、采矿效率高等显著优点,对海下开采具有重大意义,有着显著的经济效益和社会效益。     

三山岛金矿中段盘区间合理回采顺序动态模拟选择

采用ANSYS有限元数值模拟方法动态模拟并计算了三山岛金矿新立矿区中段盘区间不同回采顺序下不同开采步骤的围岩应力和位移状况, 结果表明, 间隔两个盘区回采一个盘区的方案能取得较好的效果, 为三山岛金矿新立矿区海底安全高效回采矿石资源提供了技术支持。     

基于变权重理论和TOPSIS法的采矿方法优选

针对金属矿山复杂的开采技术条件,综合考虑经济、技术、安全因素,采用变权重理论和TOPSIS法,建立了采矿方法优选的基于变权重理论的TOPSIS多属性决策模型,其中利用变权重理论确定模型中各因素的权重,然后通过计算各采矿方法的综合优越度来综合评价各方案的优劣;并以三山岛金矿新立矿区海底开采为例,根据采矿方法选择原则,结合矿区开采实际情况,提出了六个具有代表性的方案,通过建立的决策模型对各方案进行了综合评判以选出最合适的采矿方案。研究结果表明:这六种方案的综合优越度分别为16.39%、70.87%、73.53%、83.78%、82.94%和73.50%,其中方案四和方案五的最高并且比较接近,结合新立矿区工程概况及开采技术条件,因而最终确定对于厚大矿体采用方案四,对于薄至中厚矿体则采用方案五开采,结果与工程实际相吻合,用这种方法选择出的采矿方法能最大程度实现安全、高效、低耗采矿的目的,同时表明该综合评判模型对采矿方式的优选具有一定的工程应用价值。     

海底大型金属矿床高效开采与安全保障技术研究

三山岛金矿是我国第一个进行海底开采的金属矿山,必需开发海底大型金属矿床高效开采与安全保障的关键技术。为此进行了海底岩层状况三维勘测、海下矿区三维地应力场测试、海底矿床岩体质量可视化分级,开发了海底金属矿床开采模拟试验平台,探索了海底开采岩层突水机理,确定了安全隔水层临界深度,研发了海底矿床的整体开采模式和采场交替上升房柱变换连续开采新工艺,建立了岩层变形、岩体破裂微震、井下涌水指标的安全预警系统,同时提出了海底开采水灾害的应急措施与应急预案,成功实现了海底资源安全开采,并获得了较好的技术经济指标。     

海下点柱式开采的有限元动态模拟分析

三山岛金矿是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山采用点柱式机械化上向水平分层充填法开采。通过ANSYS有限元数值模拟方法,定量地计算和分析矿体开采过程中采场充填后不同开采步骤下采场顶底板和点柱的应力、位移和塑性区的分布状况,模拟出它们随每步开采应力和应变的动态变化过程及其规律。将分析结果应用于工程实际,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

滨海矿山深部开采水力调查及稳定性分析

占地球表面71%的海洋蕴藏着丰富的矿产资源,随着陆地矿产资源日益减少,海底资源开采成为未来的发展方向,其中海底基岩矿产资源深井开采普遍面临富水和高地应力的问题,水和应力的分布及其耦合作用是影响海底深井开采安全性的重要因素。以滨海矿山三山岛金矿深井开采为背景开展水力研究,调查矿区深部含水带分布,开展现场地应力测量,统计深部岩体节理裂隙分布规律,研究深部岩体的渗透性,建立水力耦合数值模型,对深部矿体进行模拟开采。通过上述研究工作,获得了矿区地应力分布规律,深部岩体渗特性以及资源开采过程中围岩位移、应力的时空演化规律,并指出了潜在危险源的时空分布。     

新立矿区海下开采矿岩结构面统计与分析

三山岛金矿新立矿区矿体赋存于海底下,是我国第一座进行海下开采的硬岩矿山。对新立矿区最靠近海底的已开拓的-105m中段巷道进行了详细的工程地质调查,共调查窗口节理1021条,节理产状较离散,倾角范围主要为45°~75°,F1断层上盘节理较发育,节理延伸距离较大,优势方位较明显,优势组走向主要为20°~40°;下盘节理整体相对不发育,大多数巷道节理产状呈随机分布。     

滨海金属矿区域地应力场测量与规律分析

采用应力解除法,使用高精度UPM40岩石三轴应变地应力测定仪对三山岛金矿新立矿区进行了地应力测量。结果显示,矿区水平最大主应力方位为NW向,应力场中以水平最大主应力为主导,水平最小主应力方位与水平最大主应力方位接近垂直; -400 m深度处地应力受构造应力影响有突增现象,地质情况复杂,应当予以关注; 6个测点所测最大主应力倾角都近似处于水平,水平最大主应力方位与所在区域地质构造情况吻合,表明所测地应力结果可靠。对6个测点主应力进行线性回归,结果表明,主应力随深度变化呈较好的线性相关,与现有理论相符。矿区地应力在一定程度上抑制了断裂带的导水能力; 所测地应力结果可为新立矿区的开采设计提供依据。     

海下矿区三维地应力测量及分布规律研究

为解决复杂地质结构条件下的海下开采所面临的安全问题, 对LUT地应力测试系统进行了一些技术改造, 克服了矿区井下地下水氯离子含量极高、腐蚀严重的困难, 对矿区地应力分布进行了准确测量与分析, 揭示了矿区内海底三维地应力场的分布规律, 并结合矿区地质构造特征对断裂带涌水量影响进行了分析。测试结果表明: 矿区最大主应力值随深度增加而增大, 最大达到34.17 MPa;最大主应力的方向为北北西向, 以水平构造应力为主, 平均倾角约23.76°, 最小倾角仅0.81°, 有利于减小断裂带的涌水量。测试结果为新立金矿海下开采工艺设计与安全生产提供了重要的基础数据。     

三山岛金矿充填材料配比强度试验研究

三山岛金矿新立矿区是从事大陆架滨海矿床地下开采的硬岩矿山,矿体处在海床的几十米以下,矿体和海水之间只隔有不足十米厚的隔水带。针对海底采金的特殊情况,通过充填配比试验,分析不同浓度不同配比的充填料浆在一定的时间内是否能满足充填强度要求。并根据强度要求选择合适配比与浓度的料浆充填采空区,控制海床的变形与沉降。     

三山岛金矿充填材料配比与强度试验

三山岛金矿新立矿区是从事大陆架滨海矿床地下开采的硬岩矿山,矿体处在海床的几十米以下,矿体和海水之间只隔有不足十米厚的隔水带。针对海底采金的特殊情况,通过充填配比试验,分析不同浓度不同配比的充填料浆在一定的时间内是否能满足充填强度要求。并根据强度要求选择合适配比与浓度的料浆充填采空区,控制海床的变形与沉降。     

基于随机结构模型的新立矿区岩体渗透性分析

为了掌握三山岛金矿井下岩体渗水特性,确保海底采矿的生产安全,分析了新立矿区水文地质结构特点,调查了-105 m、-135 m²个中段矿坑出水点并建立各中段渗水区水力联系,研究新立矿区岩体渗透系数张量,在一个测量面内把大测量区划分成许多小测区,把一定数量的小测区测量结果合并,得到不同大小测量面的结果。开发渗透张量计算程序,计算得出-105 m、-135 m中段岩体渗透系数张量和综合渗透系数,基于对新立矿区现场岩石露头的抽样统计,建立岩体结构面几何参数概率分布模型,通过对新立矿区岩体结构面进行随机模拟计算,得出岩体结构面连通率,修正了矿区岩体渗透系数。实测结果表明,采用连通率修正理想条件下计算出的渗透系数,具有良好的实际应用价值。     

海下充填开采岩层稳定性研究

三山岛金矿矿床赋存于海底,表层海水时刻威胁着采矿安全。为合理分析矿区充填开采的安全稳定性,建立了矿区岩层监测系统。对矿区各中段石门巷道顶板进行了周期位移记录,通过数据分析得到了监测期间的岩层变形规律。通过ANSYS模拟对比研究,分析了整个矿区真实开采过程中采场与围岩变形规律。研究表明,海底基岩层的地表倾斜率和水平变形率尚未超出极限值,说明目前海底基岩层尚未出现较大的损伤,海底开采使用充填法采矿是安全稳定的。为保证矿山开采过程中的长期稳定,建议先开采深部矿体,将中深部矿体作为隔离层,待矿山后期再进行开采活动。