“三下”开采胶结充填体强度对地表沉降的影响

针对“三下”采矿引起的地表沉降问题,结合全尾砂胶结充填材料试验,运用FLAC^3D,对某“三下”铁锌矿充填采矿过程中不同强度的充填体引起的地表沉降变形情况进行综合分析。根据矿山岩体力学参数及相关试验结果,分别模拟不同充填体强度情况下的地表沉降变形情况,根据相关规范再对模拟结果进行优化。得出：当充填体强度为0.9 MPa时,可以保证地表沉降满足公路和河流的正常运行,能够保证采矿工作的顺利进行。     

某铅锌矿尾砂处理工程研究与应用

某铅锌矿生产能力36万t/a,采用空场法进行回采,井下采矿损失率达25%以上,尾砂经管道自流至尾矿库,尾矿库服务年限不足2a。结合矿山尾砂浓密试验及矿山现状,提出了尾砂膏体排放至尾矿库和尾砂膏体充填至井下的设计方案和意见,对尾砂处理的具体建设方案进行了比较,确定采用"894m(原30m浓密普通浓密机处)膏体浓密+搅拌站"方案。集中制备充填料浆,泵送膏体胶结充填,泵送膏体尾砂排放;充填管路输送采用"地表管道+充填钻孔+井下管道输送"方案,解决了困扰矿山尾矿库容不足、冬季尾矿回水难度大、井下采矿损失贫化大等技术问题,对类似矿山尾砂处理具有一定的借鉴意义。     

采空区失稳导致的地表塌陷处置措施研究

针对采空区失稳导致的地表塌陷问题,采用Hoek-Brown强度准则确定某矿宏观岩体力学参数,通过FLAC3D 数值模拟研究,圈定出地表移动范围并进行安全监测,提出采用选矿厂全尾砂胶结充填塌陷区域及采空区的处置措施,有效解决地表陷落、采空区存在的安全隐患问题及尾砂排放带来的安全环保问题,实现矿山的绿色开采。     

里伍铜矿充填方案选择研究

针对里伍铜矿采空区安全问题和下一步矿体回采安全问题,分别提出了分级尾砂胶结充填方案、全尾砂胶结充填方案和废石胶结充填方案,并且对3个充填方案从系统建设成本、主要技术经济指标和方案优缺点等方面进行了系统对比分析,结果表明,分级尾砂胶结充填方案建设成本627.77万元,充填成本39.00元/t,均优于其他备选方案,且优点明显,最终确定实施分级尾砂胶结充填方案。     

充填体损伤本构模型的建立及其强度的确定方法

中关铁矿拟采用阶段空场嗣后充填采矿法进行回采,该采矿方法的关键之一就是合理地确定充填体强度。传统的充填体强度确定方法存在诸多问题,需要探索更科学的方法来研究充填体强度与岩体的匹配。在对中关铁矿尾砂胶结充填体进行室内力学试验、得到其应力-应变曲线的基础上,利用损伤力学建立了充填体峰值应力前的损伤本构方程,并根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近原则,确定了中关铁矿的最佳充填体强度为1.86 MPa,灰砂比为1∶6,对现场下一步的充填采矿生产具有重要的指导意义。     

厂坝铅锌矿充填关键技术研究

以厂坝铅锌矿为研究对象,针对矿山开采中存在的不稳定采空区多,损失、贫化率高,通风条件差等问题。提出了采用充填采矿法的新方案,根据厂坝铅锌矿的生产现状、矿体赋存情况、矿岩稳定性等,确定采用空场嗣后胶结充填与上向水平分层胶结充填联合应用的采矿工艺,利用三维建模技术构建了采矿方法三维模型,对具体采矿工艺进行了分析论证。针对厂坝铅锌矿尾砂中超细颗粒比例较高的问题,提出了尾砂+细石的充填配比方案,并进行了充填材料配比试验,利用 MATLAB 数据分析软件建立了不同养护龄期各种配比的三维数据分析模型,最终确定了适合厂坝铅锌矿的最佳配比,即全尾砂∶细石=7∶3、各灰砂比质量浓度为 74%~78% 时充填效果最佳。经过优化研究,极大地提高了矿山的经济效益,有力地保障了矿山的安全生产。实践证明,厂坝铅锌矿采用本研究确定的采矿方法及充填材料配比在经济是合理的,技术上是可行的。     

金川矿山废料胶结充填工艺技术研究

分析了金川矿山工程废石、选矿尾砂和矿坑废水的物理化学性质,研究了满足金川矿山下向胶结充填采矿工艺条件的"废石+尾砂+水泥+废水"胶结料浆配合比参数,提出了"废石+尾砂+水泥+废水"胶结料浆的制备工艺和满足远距离管道输送的工艺流程参数。     

厂坝铅锌矿充填关键技术研究

以厂坝铅锌矿为研究对象，针对矿山开采中存在的不稳定采空区多，损失、贫化率高，通风条件差等问题。提出了采用充填采矿法的新方案，根据厂坝铅锌矿的生产现状、矿体赋存情况、矿岩稳定性等，确定采用空场嗣后胶结充填与上向水平分层胶结充填联合应用的采矿工艺，利用三维建模技术构建了采矿方法三维模型，对具体采矿工艺进行了分析论证。针对厂坝铅锌矿尾砂中超细颗粒比例较高的问题，提出了尾砂+细石的充填配比方案，并进行了充填材料配比试验，利用 MATLAB 数据分析软件建立了不同养护龄期各种配比的三维数据分析模型，最终确定了适合厂坝铅锌矿的最佳配比，即全尾砂∶细石=7∶3、各灰砂比质量浓度为 74%~78% 时充填效果最佳。经过优化研究，极大地提高了矿山的经济效益，有力地保障了矿山的安全生产。实践证明，厂坝铅锌矿采用本研究确定的采矿方法及充填材料配比在经济是合理的，技术上是可行的。     

铜绿山矿胶结充填工艺的研究与探讨

铜绿山矿使用分级尾砂水泥胶结充填工艺已有２０多年的历史，但由于水泥单耗较高，充填体的沉降，脱水，接顶等仍满足不了对保护铜绿山“古矿遗址”的要求，因此，提出了坑内充填工艺采用国际上是先进的全尾砂水淬渣膏体泵送充填技术。引进国外泵送设备，以确保采场接顶，最大限度地减少地表沉降，达到保护古铜矿遗址和提高采矿强度简化工艺的目的。     

胶结充填技术在金属矿山中的应用现状与发展趋势

充填采矿技术因其充分利用尾砂充填采空区,减少矿山尾废的地表堆存,抑制采空区沉降,有效确保矿山绿色、安全、高效开采,得以在地下金属矿山广泛应用。胶结充填技术的发展与革新对金属矿山开采产生了深远影响,解决了矿山生产诸多技术难题。从不同胶结充填技术的发展情况入手,重点论述胶结充填技术在国内外的研究现状,通过对胶结充填技术实际应用成果分析,预测其在地下金属矿山的发展趋势,并基于智能开采、绿色开采、深部开采的理念,展望胶结充填技术的应用前景。     

某铜矿地下开采对地表古铜矿遗址的安全影响

由于地下采矿活动将改变围岩物理环境的天然力场,使围岩产生位移和变形。为有效控制由于采矿活动形成的围岩位移,分析可能受到开采影响区域的矿体和围岩的力学性质、岩体地质构造、周边应力状况以及地下水文状况,以某铜矿为例,分别选用上向水平分层胶结充填法、浅孔留矿嗣后充填法对地下采矿工程进行数值模拟分析,研究矿山开采对地表矿渣遗址稳定性的影响。研究表明：采用上向水平分层胶结充填法开采后,矿体围岩稳定性较好,有利于确保矿区地表建构（筑）物稳定。     

地下金矿非爆破机械化连续协同开采技术

实现地下硬岩矿山非爆破机械化连续开采一直是业内追求的目标,随着材料与机械学科的深入发展以及卸荷岩石力学理论及岩石诱导破裂机制的不断完善,虽然少数地下硬岩矿山开始践行非爆破机械化连 续开采,并取得了很多有益的经验,但成功的案例仍然较少,并且非爆破机械化开采的应用条件尚不明确。结合金塘3#脉和杨山庄202#脉的赋存产状,提出了一种地下金矿非爆破机械化连续协同开采技术,即采用 EBZ160.Z型巷道掘进机开采金矿。根据矿体的厚度、掘进机截割宽度和充填方式的不同,分别提出了薄矿脉水平分层废石胶结充填法、薄矿脉水平分层尾砂胶结充填法、厚矿脉水平分层废石胶结充填法和厚矿脉水平 分层尾砂胶结充填法4种变体非爆破机械化连续协同开采方法。非爆破机械化连续协同开采技术所涵盖的“玻璃钢锚杆+高强纤维网+木支柱”支护、铲运机或装载机出矿及废石/尾砂胶结充填等工艺均取得了较好的实 践效果,具有开采成本低、劳动强度小、机械化程度高、作业连续及效率高等优势,大幅度提高了地下矿山的本质安全。     

废石尾砂胶结充填工艺模型试验研究*

为深入解决制约废石尾砂胶结充填工艺发展的关键技术问题,探究废石尾砂胶结充填料浆沉积及堆存规律,设计了废石尾砂胶结充填工艺模型试验装置,依据采矿工艺、充填工艺原则及工程布置要求,制定了废石尾砂胶结充填模型试验方案,运用形态测量及充填体横剖切割揭露等手段进行充填体模型质量评价,并确定了最佳充填工艺。 研究表明,无论是废石均匀铺设还是废石锥形堆放下料方式,废石料与尾砂胶结料浆同步下料时,充填体胶结效果最佳;选择最适宜的充填工艺技术不仅能有效提高废石尾砂胶结充填体强度,而且能减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山井下充填工艺优化提供了科学依据。     

丰山铜矿碎石胶结充填技术研究

半山铜矿分段碎石胶结充填法,采用碎石胶结充填技术,解决了露天废石堆放、井下作业条件差、地表水渗漏大等问题,同时提高矿石回收率,延长矿山服务年限,有利于环境保护。本文主要论述了碎石胶结充填技术工艺特点。     

管道自流输送高浓度棒磨砂胶结充填法在建德铜矿的设计与应用

本文介绍了建德铜矿Ⅱ号矿体开来采用“管道自流高浓度棒磨砂胶结充填法”的设计、工艺流程、主要技术经济指标，及取得了初步效果。     

矿区铁路线下采煤优化设计的数值方法

 开采沉陷预计是煤炭开采过程中不可缺少的部分,为了研究工作面开采时铁路线地表移动,解决实际开采过程中可能出现的安全隐患,以某煤矿为原型,运用FLAC3D数值模拟软件,通过岩样力学参数初始值,利用两轮均匀实验设计,依据该煤矿已有的采区地表沉陷监测数据,建立采区数值计算模型,对工作面上方受开采影响的铁路线进行了数值模拟研究与预计。采用相同地质参数模型研究与分析附近工作面在三种不同开采设计方案下,对新建跨铁路桥的影响程度,从而推出最佳的开采方案,为铁路线与跨铁路桥的安全运营提供有力的保障,也为铁路桥下的安全采煤提供了一定的科学依据。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

“煤体-支柱(架)-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型

针对胶结充填开采中工作面煤壁、控顶区与胶结体形成区间上方的顶板受力问题,考虑胶结体强度前期快速增长、中期缓慢增长和后期稳定的形成特性,以及胶结体对顶板的支撑作用随距离工作面的长度增长而增大的特性,建立“煤体-支柱（架）-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型。基于结构力学解析方法,得到该模型及其2种特殊情况下的岩梁两端支座反力、两端弯矩和整个岩梁剪力、弯矩分布的表达式;确定最大剪力位于煤壁处;加快充填体强度形成的速度,能减小岩梁两端及支座所受应力。模型算例表明：① 支柱和胶结体的介入,较大地改变了顶板应力分布,岩梁剪力和弯矩分布均具有非对称性;② 煤壁处支座剪力和弯矩均大幅高于采空区侧支座的剪力和弯矩;③ 与垮落法开采相似,充填开采岩梁最大剪力和最大弯矩所在位置仍然在煤壁处,但量值均大幅减小,岩梁应力波动幅度小;④ 胶结充填开采有利于减少煤壁片帮,有利于工作面超前支护和顶板管理。     

不同采煤方法下开采沉陷控制的数值模拟研究

为了对比充填开采及条带开采对地表及覆岩破坏控制的效果,本文基于实验室制备的充填材料和理论计算得到的条带开采方案,运用数值模拟软件FLAC3D对垮落开采、条带开采、充填开采过程中地表移动变形及覆岩应力场变化情况进行详细分析。结果表明：充填开采中覆岩释放了少许弹性应变能,其应力略小于原岩应力,覆岩应力场呈线性规律变化。条带开采中覆岩应力场出现应力增高区,煤柱两端应力集中现象严重,围岩稳定性弱于充填开采。两种开采方法下地表沉陷均远小于垮落开采,条带开采中地表各变形值均小于建筑物I级破坏允许值,充填法中地表曲率仅比该允许值大0.02m-1·10-3,仍能保证地面建筑物的安全性。故采用充填开采对地表及覆岩变形的控制效果更佳。     

顶板破碎富水矿山的机械化上向水平分层充填采矿法

针对华东某铜矿矿体顶板破碎,采场容易冒顶,采场富水,底板多次突水的问题,在矿山原有的点柱式分层充填开采的基础上,提出了机械化充填开采新方案。方案充分利用上向水平分层充填法矿石损失贫化小,地压管理效果明显,能有效防止冒顶、片帮、突水等矿山灾害的特性,结合机械化开采生产效率高、开采成本低、作业安全和工作环境好的特点,采用机械化上向水平分层充填采矿法。充填方案采用胶结与全尾砂充填间隔充填,进行连续开采,胶结材料为复合型高水速凝材料及尾砂。矿山生产表明：新方案使矿山采矿效率提升1/3,矿石回收率提高4%,贫化率降低0.4%,也为矿山作业安全提供了强大保障,有效克服了矿山冒顶、突水、生产效率低等问题,可为其他类似矿山开采提供一定的参考与借鉴。