梨树沟铁矿多空区残矿安全回采技术研究

梨树沟铁矿南部采区为倾斜中厚矿体,应用浅孔留矿法开采,因矿体倾角变化大,矿房开采高度不一,形成了多个大小不等的小型采空区,有的空区已经发生冒落,多数空区处于亚稳定状态,空区内部与周围存留大量残矿,同时空区冒落威胁了下部矿体的开采安全。在分析空区顶板矿岩临界冒落跨度的基础上,本着诱导空区围岩安全冒落和保持残矿回采工作面与空区隔离的原则,提出了先崩落空区内矿柱释放空区顶板冒落能,再用分段空区、崩落与诱导冒落相结合的方法回采残矿的技术方案。该方案实施半年多来,采准工程施工与回采的安全条件良好,有效控制了顶板围岩的冒落形式,实现了小型多空区残矿的安全回收与空区危害的协同治理。     

复杂空区中残留矿体安全开采技术的研究与实践

通过对团城铁矿采空区围岩冒落规律的分析,研究并实践了在活动空区边缘回收冒落残矿、空区中多层残留矿体监控开采、斜面蹬碴落矿采矿方法,很好地解决了被复杂空区穿插后残留矿体的开采技术难题,实现了大量回收残矿、安全开采无事故、延长矿山寿命的目的,取得了良好的经济效益与社会效益。     

基于"崩、冒"耦合效应的近矿体小空区处理方法

地下空区存在危及生产安全和影响资源充分回收,如何有效利用和治理空区成为当下面临的主要问题。针对这一问题,从补偿空间不足作为切入点,将诱导冒落技术与协同利用思想相融合,研究了基于耦合效应的近矿体小空区处理新方法。以双鸭山铁矿北区急倾斜破碎中厚矿体典型空区——S3号采场回采过程中形成的约15 m高空区为例,在分析矿岩可冒性的基础上,结合采场结构参数及采空区大小,提出利用现有的上盘绕道,进行空区扩宽爆破的"崩、冒"耦合效应的近矿体小空区处理方法。该矿北区矿体可冒性良好,且遵循拱形冒落形式,采矿方法选用适合矿体条件的进路诱导冒落法,补偿空间高度约为30 m,通过分析回采长度与冒落高度的关系,选定崩矿高度20 m,扩宽后的爆破范围大于空区尺寸11 m×9.6 m(长×宽),采用同次微差爆破方式,控制矿体冒落接近回采高度30 m。试验表明:爆破实施效果较好,冒落块度适中,崩、冒落高度估算值约为29 m。为验证爆破补偿空间是否满足要求,爆破了两排回采炮孔,在出矿过程中对最大矿石块度进行了跟班标定,发现崩落块度整体良好。该方法消除了空区安全隐患,可回收大量矿石,达到利用并有效处理空区的目的。     

弓长岭铁矿空场-崩落组合法采场安全防护技术

空场-崩落组合法在弓长岭铁矿薄矿体开采中得到大量应用,该法需要采取合理的技术措施,严防采空区围岩的冒落危害。通过分析空区冒落形式的影响因素与冒落危害的发生过程,提出根据持续冒落面积确定合理的空场出矿分段数,并使分段之间形成连续采空区的方法,控制围岩按零星冒落形式冒落;保持最下一层空场出矿分段的进路端部出矿口不敞空,防止冒落冲击危害。这2项措施有效地保障了空场-崩落组合法的安全开采条件,在弓长岭铁矿取得了良好的实用效果。     

崩落法开采"悬留"大型采空区协同处置技术研究

无底柱分段崩落法主要通过崩落上覆围岩处理采空区,对于未冒落充填完毕的大型“悬留”采空区,其地压安全问题未得到根本解除。该类空区的体积范围达到一定程度后,易发生突然冒落失稳,产生较大冲击地压,对于井下人员及生产安全造成了重大威胁。以谢尔塔拉铁锌矿的“悬留”大型采空区为例,构建了一整套协同处置技术,分别采用数值模拟方法对其稳定性进行分析,采用封闭加井筒泄压方式处理采空区,同时构建了先进的微震监测网络,对岩层移动及采空区稳定性进行全天候跟踪监测分析和预警,实现了对空区的有效管控,对于存在该类“悬留”空区的矿山提供了可行的处置方案。     

诱导冒落技术在空区处理中的应用

桃冲铁矿0m采空区位于矿体的中部,为一不规则的民采空区,严重影响着矿山生产的安全和保有矿量的正常开采。根据空区的位置、形态与围岩的稳固性,采用诱导冒落技术处理采空区,使被空区破坏矿量全部得到设计回采;同时利用钻孔超前探测技术与分两步骤贯通工艺,保证了采准工程的施工安全,取得了良好的实用效果。     

大型采空区顶板冒落危害预测

某矿31-1#矿体采空区暴露面积6000 m2,高度达65 m,在其下部有一定矿量需要进行回采,空区一旦冒落,将对下部作业人员和设备造成巨大的危害。通过对采空区稳定性、冒落形式进行现场调查,并结合现场实际,建立了采空区顶板冒落危害预测模型,对空区顶板围岩大批量冒落和零星冒落进行了危害预测,并根据预测结果,提出了相应的预防措施。     

复杂条件下不规则空区围岩冒落时空演化特征研究

复杂条件下不规则空区围岩冒落一直是裂隙岩体冒落研究领域的难点之一,岩性、断层、节理、空区形态及周边空区等条件越复杂,空区围岩冒落特性越难表征。石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区,同时该空区北侧还分布4个非法盗采诱发的隐伏空区,严重威胁了矿山安全生产。为此,提出了集三维探测、三维建模与三维数值模拟于一体的不规则空区围岩冒落范围预测方法。利用三维激光扫描技术探测空区形态与位置分布,在Rhino软件中利用复杂地层条件和空区最大不规则断面建立三维数值模型,基于3DEC研究周边空区开挖形成的采动应力影响下的M2主空区围岩时空演化特征,得到空区围岩最大冒落范围,并以空区水平截面半径和横向最大冒落范围之和确定安全隔离区半径,用以保障空区安全治理与周边矿体安全生产。研究表明：M2主空区围岩冒落活动在向上扩展的同时,也在沿矿体走向方向发展,且北侧围岩冒落范围远大于南侧。此外,通过开采安全隔离区外部南侧矿体,可有效利用已有采准巷道和中深孔穿孔工程,使该矿产能得到有效衔接。     

崩落法开采“悬留”大型采空区协同处置技术研究

无底柱分段崩落法主要通过崩落上覆围岩处理采空区，对于未冒落充填完毕的大型“悬留”采空区，其地压安全问题未得到根本解除。该类空区的体积范围达到一定程度后，易发生突然冒落失稳，产生较大冲击地压，对于井下人员及生产安全造成了重大威胁。以谢尔塔拉铁锌矿的“悬留”大型采空区为例，构建了一整套协同处置技术，分别采用数值模拟方法对其稳定性进行分析，采用封闭加井筒泄压方式处理采空区，同时构建了先进的微震监测网络，对岩层移动及采空区稳定性进行全天候跟踪监测分析和预警，实现了对空区的有效管控，对于存在该类“悬留”空区的矿山提供了可行的处置方案。     

柏杖子金矿多空区残矿开采技术研究

柏杖子金矿100-9#矿体为残矿,内部存在多个空区,矿岩稳定性差,岩移危害大,遗留有大量矿石散体,致使矿体回收困难。为此,提出多分段与底部双堑沟协同拉底的诱导冒落法回采方案,在分析矿岩可冒性、临界冒落跨度和冒落高度随采深的关系的基础上,结合矿体赋存特点及矿石流动特性,给出了诱导工程参数及爆破参数;采用矿体中部做切割向两端退采的方式,在满足上分段回采工作面超前下分段6~8个步距前提下,各分段拉底巷道同时施工,逐次诱导上部待冒矿体,由双堑沟整体回收,同时选用喷锚网联合支护方式,冒落垫层取3 m,可安全、经济、有效地回收残矿。     

多空区矿体斜面蹬碴落矿采矿方法试验研究

团城铁矿＋50m中段被民采空区破坏成多空区矿体,在无底柱分段崩落法采区,存在于分段之间的采空区使中深孔无法崩落其上矿体,使矿石回采率过低,为此,提出了斜面蹬碴落矿的回采方法。这一方法在团城铁矿60m分段4#采场进行试验,取得良好的技术经济效果。试验研究表明,斜面蹬碴落矿采矿方法用于开采多空区矿体,具有适应性较强、安全条件较好的优点,是一种经济实用的新型采矿方法。     

地下矿体连采顶板控制技术研究

低品位贫矿体地下连续开采技术是实现矿山高效生产的采矿方法,其中顶板控制是该采矿方法的关键技术之一。利用相似材料模拟试验和FLAC-3D研究方法,对某有色金属矿山厚大、低品位的3#矿体的地下连续开采进行了系统研究,包括矿体顶板自然崩落性、顶板人工诱导崩落时序系统以及开采过程中顶板应力变化规律的研究。研究结果表明,3#矿体顶板初次垮落步距为96 m,顶板自然崩落性较差。采用顶板人工诱导崩落技术,在顶板切割诱导槽进行诱导放顶,合理地布置矿体开采和顶板崩落之间的时间和空间顺序,使采空区顶板随矿体开采逐步垮落,能够保证矿体的安全回采。顶板应力随开采过程呈现逐渐升高的趋势,顶板垮落前应力值降低,但应力变化幅度不大。研究证实,采用顶板人工诱导崩落技术对连续开采的地下矿体顶板可以进行有效控制。     

组合式崩落法在铜坑矿92#矿体中的应用研究

92#矿体与91#矿体重叠区域范围大,在91#矿体回采过程中,重叠区域内产生了较多采空区,并且采空区大多冒落而形成了松散的垮落体环境,导致目前92#矿体开采技术条件异常复杂,部分采场面临上中段仅单进路,三面为采空区,中部中段为双进路,下中段为完整进路的特殊开采条件,很难实现单一空场法或崩落法进行回采,并且存在回收率低,容易受地压应力、火烧灰等诸多危险危害因素影响。本研究以92#矿体T106单元作为试验采场,根据矿山常用的崩落法与空场法的开采经验,结合各中段现有开拓工程,运用组合式崩落法提前切断顶部地压应力,最终实现了T106单元的安全高效回采,有效避免了底部矿石回采过程中的地压安全问题,为开采铜坑矿92#矿体类似技术条件的采场提供了一种安全可靠的技术参考。     

铜坑锡矿东盘区采场的稳定性监测

铜坑锡矿 91#矿体东盘区开采条件复杂 ,为确保矿体安全而高效回采 ,采用了以声发射监测技术为主的综合地压监测手段 ,对采区的稳定性进行了监测。根据监测结果 ,确定了东盘区合理的空区处理措施 ,从而实现了矿体的高效回采     

罗卜岭铜钼矿自然崩落法安全开采方案研究

罗卜岭铜钼矿是紫金山金铜矿的接续生产矿山,该矿床矿体厚大、矿石低品较低,需要进行大规模高效开采,但RQD值较高,给常规自然崩落法开采带来了较大难度。根据矿床地质条件并利用岩芯数据,按Q分级法进行了可崩性分级,建立了Q值的三维空间模型,展示了可崩性的空间变化关系。结合矿体形态提出了自然崩落法的改进方案,即用不同的拉底工程,以适应矿体不同的节理裂隙发育程度,由此控制初始冒落块度,并根据矿体赋存条件,设计了分区开采方案。研究表明:所提出的改进拉底方式的分区开采方案,可有效适应罗卜岭铜钼矿矿体规模大、矿石微节理发育的特性,既可有效控制矿体初始冒落块度,又可满足矿山产量需求,可实现该矿自然崩落法安全开采。     

大范围隐患区下不规则残留矿体整体崩落回采技术

铜坑矿92号矿体位于大范围火区隐患区下,开采条件复杂。基于多层矿体开采顶板围岩崩落特性与规律,制定了残矿回采合理的顺序。采用束状孔大参数布孔,凿岩硐室布置成巷道的形式,采场高分层落矿和厚大尺寸揭顶崩落。工业试验生产能力2 237 t/d,贫化率13.5%,损失率9％。     

地采矿山转露采的开采程式研究

为了回收原地采矿山遗留的隐患资源,建立了完善的地采矿山转露天开采方法体系,指导地采矿山转露天开采的平稳转型。针对采场下方存在原地采留下的采空区,露天开采前对存在较大安全隐患的大型空区和空区群进行前期集中治理以实现宏观露天开采环境再造,开采中对影响施工安全的局部区域的小空区和盲空区进行综合探测分析和崩落爆破处理以实现微观采场作业条件再造。并总结了地下开采转露天开采矿山生产组织和现场管理的要点,为实现地下开采转露天开采矿山空区治理与露天开采施工协同作业奠定基础。     

急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术研究

针对急倾斜中厚破碎矿体采用浅孔留矿法开采时,存在的采场作业安全条件差、矿石损失贫化大等问题,以锡林浩特萤石矿为工程背景,从岩体可冒性、工艺方法改进、冒落防控等方面对急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术进行了系统研究。通过矿岩可冒性分析,构建了岩体冒落力学模型,计算得到极限冒落跨度值为5.4~6.4 m,小于矿体的平均厚度（7 m）,存在冒落事故风险;从回采作业安全及损失贫化控制角度出发,提出了以垂直深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填开采工艺,给出了采场结构布置方法,采用分段崩矿、中段及阶段出矿方式,确定的合理崩矿步距为1.56 m;在此基础上,分析了采空区顶板冒落冲击风险,计算得到采空区顶板岩体冒落形成的冲击气浪值为34.96 m/s,远远超过了《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423—2020）规定的数值,给出了防治冒落冲击灾害的安全散体垫层铺设方法,确定的合理散体垫层厚度为3.3 m。通过现场工业试验,采场作业安全,矿石回采率提高了7.31%,贫化率降低了7.66%,经济效益显著,可实现该类矿山安全高效开采。