山东某铁矿保安矿柱开采对地表构筑物的影响分析

随着矿产资源逐渐减少以及充填采矿技术的成熟,原工业场地、村庄、道路等“三下”矿体逐渐进入回采可行性论证阶段。为探究某铁矿保安矿柱开采对地表的影响,结合矿山开采技术条件,采用数值模拟的方法,分别对矿山开采现状、按设计范围开采和统筹保安矿柱开采情况下的地表位移情况进行了计算。通过对比分析,该铁矿采用分段空场嗣后充填法统筹保安矿柱的开采对地表影响较小,在确保充填质量和帷幕注浆防治水的前提下,能够保证地表建(构)筑物的安全。     

罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验研究

针对罗河铁矿充填料浆浓度波动大,充填料浆灰砂比等关键指标难以控制,并最终影响充填体质量等问题,开展了罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定。同时采用全面法试验,对不同质量浓度和不同灰砂比的全尾砂流动性、流变及其强度进行了对比分析,试验结果表明：罗河铁矿全尾砂-74 μm占比达59.87%,属于细粒级尾砂;由于胶固粉中添加了表面活性物质,能够提高料浆的流动性,导致灰砂比越大,料浆的流动性越好;质量浓度为66%~68%时,料浆屈服应力均在100 Pa以内;在满足自流输送和强度要求的前提下,推荐罗河铁矿一步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶10,二步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶16。     

罗河铁矿通风系统优化与调控技术

马钢罗河铁矿一期开采初步设计采用无底柱分段崩落法开采,之后由于该铁矿征地动迁可操作性差,采矿方法改用充填法,同时通风系统也需要进行重新优化设计。通过井巷工程的现场调研、采矿工艺研究和矿山热环境综合评价,确定了罗河铁矿多级机站通风技术方案。方案实施后,经现场检测,通风效果良好,井下作业环境明显改善。     

小官庄铁矿北区开采扰动的地表及井筒变形规律

针对由于地下开采引起的小官庄铁矿地表及井筒产生较大移动变形的问题,利用FLAC3D程序对小官庄铁矿地下开采进行了数值分析,为现场的采矿方案确定提供指导。根据对-387 m阶段、-450 m阶段矿体开采的数值模拟,北区-450 m阶段矿体的开采必然导致地表及井筒移动变形的继续增大,采用充填采矿法能够限制地表及主、副井井筒移动变形的发展。权衡考虑降低采矿成本和限制地表和井筒变形的需要,提出了小官庄铁矿北区-450 m阶段保安矿柱外150 m范围内的矿体采用充填法过渡开采,其他部分继续采用无底柱分段崩落法开采的方案。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

某铁矿改扩建工程中崩落法与充填法的比较

随着铁矿石资源的日益紧缺,地表征地费用的增大,以及充填法回收率高、贫化率低等优点,越来越多原采用崩落法的铁矿山在深部开采工程中趋向于选择充填法进行回采.本文以某改扩建地下铁矿山为例从技术经济方面对改扩建矿山深部开采工程采用充填法开采进行综合评述.     

桑园铁矿露天转地下开采方法的选择

露天转地采矿山一般选用基建周期短和采矿成本低的地下采矿方法,如崩落法。然而,随着环保和土地保护的要求,矿山的开采一般不允许产生新的地表塌陷,转而采用充填法,对露天转地下矿山过渡时期的经营不利产生不利影响。由于露天开采已经对露天境界内地表造成了破坏,允许二次破坏,桑园铁矿提出了上部采用崩落法,下部采用充填法技术方案。为此,采用工程类比法和Laubscher法初步选定崩落法开采的高度,采用离散元的数值计算方法,开展了崩落采矿高度和碎石覆盖层厚度联合选择研究,最终确定崩落法采矿的深度为108 m、碎石覆盖层的厚度为40 m。经济分析表明,桑园铁矿采用上部崩落法下部充填法联合开采,不仅可推迟充填站建设时间,而且节省约1亿元采矿成本。     

基于微震监测的采场顶板冒落反演分析

罗河铁矿采用盘区阶段空场嗣后充填采矿法,保留大量盘区间柱,同时在单个矿块采矿和充填周期内,一步骤矿房空区顶板暴露面积大且暴露时间长,上覆岩层应力在充填周期内发生转移和重新分布。为了确保动态开采安全,建立高精度微震监测系统,从事件发生时间、事件率、微震矩震级、b值变化、事件簇群等参量,对罗河铁矿某采场空区顶板冒落进行了反演分析。结果表明,微震监测系统能够监测岩体破裂动态变化过程,并提前3～7 d发出预警信息,能够助力矿山的安全监管。     

程潮铁矿联合开采隔离矿柱合理厚度研究

程潮铁矿矿体随开采水平下降而逐渐西移, 导致选厂下保安矿柱的矿量逐渐增加。为了保护地表选厂同时尽可能回收矿石资源, 程潮铁矿采用充填法回收保安矿柱和无底柱分段崩落法开采塌陷坑下矿体联合开采回收-430~-500 m阶段矿体。为了防止两种采矿方法交界处的采矿活动相互影响, 采用数值模拟方法, 选取15 m、20 m和25 m厚度的隔离矿柱分别建立了联合开采数值模型模拟开采, 得到联合开采后地表沉降以及充填采场的安全系数, 并对其进行比较。结果表明, 隔离矿柱厚度为20 m时, 选厂地表监测点的沉降值较小, 充填采场安全系数较高, 能够满足选厂和充填采场安全性要求, 同时矿柱压矿量少, 经济效益较优。研究结果能够为矿山的实际生产提供一定的指导。     

程潮铁矿矿柱开采地表变形规律及选厂稳定性研究

在国内外矿山浅部矿产资源日益枯竭的严峻形势下,使用合理的采矿方案安全回收开采前期所预留的矿柱成为越来越多矿山解决当前资源危机的主要途径。以程潮铁矿矿柱开采为研究对象,在分析地表移动变形监测数据的基础上,通过数值模拟分析了4种矿柱开采方案对地表重要工业场地及构筑物选厂所在地表稳定性的影响。研究表明:采用无底柱分段崩落法开采-360 m水平以上部分预留矿柱对地表及选厂稳定性影响较小,但采用无底柱分段崩落法开采-360 m~-430 m水平矿柱将导致地表变形量及选厂所在地表沉降急剧增加,并接近地表一级构筑物要求的变形极限;从最大化回收矿石资源、保证地表及重要建筑物安全的角度考虑,建议采用崩落法回收-360 m水平以上矿柱,采用充填法开采-360 m~-430 m范围矿柱,并适当提高充填体强度,加强管理,以尽可能减少矿柱开采对于地表及重要建筑物的影响。     

司家营铁矿阶段充填法开采流固耦合数值模拟

为了开展司家营铁矿南区充填法采矿的可行性论证以及开采设计参数优化,通过渗流-应力耦合数值正交试验,建立了南区开采的优化模型,揭示地下开采对地表岩移和渗流场的影响。计算结果表明:采用充填法采矿,不会产生地面塌陷;开采过程中围岩中的水会向采空区涌出,主要集中在第一阶段和第二阶段的采场当中,可能产生危险,应提早防范。     

不同采宽及充填体对地表沉降的影响

某铁矿采用充填法开采,为了减少采矿作业对地表沉降的影响,运用三维数值模拟方法,结合矿体生产实际情况选用不同模型,对矿体及围岩共建立了9种模拟方案,分析了各方案的地表最大沉降值、沉降范围及最大拉应力值的变化规律,最终确定采用采场宽度24 m、灰砂比1∶4这一对地表影响最小的开采方案,为矿山开采决策提供了理论依据。     

大流量连续胶结充填技术研究与应用

马坑铁矿原设计采用无底柱分段崩落采矿法，因为开采范围内地表被划为生态保护林区，不允许地表塌陷，且考虑到日益严格的安全和环保要求，改为采用充填法开采。本文在充填材料实验室试验的基础上，通过分析研究，提出了马坑铁矿全尾砂结构流胶结充填工艺，并进行了充填系统的研究、设计和建设。工业试验表明，马坑铁矿充填系统单套制备充送能力达到150～180 m3/h，灰砂比1︰3～1︰20可调，单套系统连续充填超过125 h，制备输送充填料浆超过1.8万m3，制备的充填料浆进入采场不离析、不脱水，达到了结构流状态，年制备输送充填料浆可达147万m3，满足马坑铁矿500万t/a的产能下空区充填要求。马坑铁矿充填系统的建成使用，为马坑铁矿安全、高效、绿色开采提供了支撑。     

充填开采控制地表沉陷的关键因素分析

充填开采是控制地表沉陷的有效技术手段之一.为了提高充填开采的地表沉陷控制效果,采用理论分析和数值计算研究方法,对采空区全部充填法的地表下沉系数进行了预计,分析了充填开采控制地表沉陷的各影响因素.研究表明:充填前顶底板移近量、充填体欠接顶量和充填体压缩量是造成地表下沉三个关键因素,提高充填体的接顶率是减小充填开采地表下沉系数的最有效途径,提高充填体强度可以在一定程度上提高对地表下沉的控制效果.     

充填采矿法开采对地表河床影响的数值分析

用有限元数值模拟技术 ,分析河北某新建铁矿采用大直径深孔空场嗣后胶结充填采矿法开采河床下的矿体对河床稳定性的影响。结果表明 ,用该采矿法开采矿体时不会影响地表河床的稳定性。     

司家营常峪铁矿充填法采矿地表岩移预测与控制

司家营常峪铁矿由于矿区地理位置和水文地质条件限制,地表不允许塌陷,规划采用地下开采充填采矿法,以控制岩移对地表的影响。通过建模及分析,应用三维计算预测了采用充填采矿法采矿的地表岩移变化规律,提出了地表岩移控制措施,为矿山开采设计提供依据,并为安全生产提供指导。     

某贫铁矿采矿设计

山东临沂某铁矿是一座低品位矿山(全铁品位约32.94%,其中平均磁性铁为20.33%),储量不足5 000万t。通过对该铁矿床地质赋存状态、矿石品位、开采条件的分析,提出空场嗣后胶结充填法开采,并保留一定的保安矿柱,以确保地表设施的安全。     

特厚煤层充填开采对地表村庄的影响研究

随着煤炭资源的不断开发,"三下"(建筑物下、水体下、道路下)压煤问题越来越突出,充填采煤法成为"三下"压煤开采的有效方法。基于公格营子矿特厚煤层似膏体充填开采实践,通过充填开采地表沉陷实际观测和地表移动变形的预计分析,结合地表建筑的受损等级标准,就充填开采对地表村庄的影响进行了研究。结果表明,似膏体巷式充填开采控制地表下沉的效果良好,地表沉陷下沉系数为3.5%。特厚煤层全部充填开采后,村庄范围地表移动变形不明显,将不会影响村庄范围内的建筑物正常使用。     

罗河铁矿井下工程热环境分析

以勘探线为参考布置竖直方向测点位置,通过检测不同水平围岩原始岩温,利用线性回归法得出罗河铁矿地温梯度为2.405℃/100 m,并采用电功率量热法检测出井下8类岩石的热导率。地温梯度计算结果表明,罗河铁矿二期开采水平原始岩温较高,属于三级热害矿井,计算结果可为该矿深部采矿开拓系统设计提供参考。     

程潮铁矿深部矿体分区开采方案优选研究

程潮铁矿一500 m中段矿体回采进入尾声﹐即将进入一570 m中段回采,针对一570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿一57o m中段、一675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响﹐借助 MIDAS软件建立三维数值模型﹐并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议。结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比,一570 m中段与一675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡。