小长冲河矿段顶板控制数值模拟研究

金属矿床地下开采过程中,顶板控制直接影响到采场地压控制。小长冲河采场顶板不处理时,采空区的极限暴露面积比较小,随着矿体倾角的增大,顶板冒落范围不断扩大,导致开采过程中矿石损失贫化严重。研究认为直接顶板铝土页岩是影响矿体开采的主要因素,通过对该矿段采场运用3D-σ有限元软件进行数值模拟分析,分别模拟研究了留点柱、锚杆护顶、留矿石护顶层三种不同的顶板控制方案,得出三种不同模拟方案下采场稳定性,综合模拟分析结果,提出采用留点柱、锚杆护顶、留矿石护顶相结合的方法进行开采,该方案不仅有效控制了顶板冒落,而且相对于单独留点柱支撑顶板方案而言,能大大增加点柱之间矿块的距离(跨度从6～8m增加至14m左右),进而增加了采场暴露面积,达到减少矿石损失贫化的目的。     

留护顶房柱采矿法在缓倾斜复杂薄铝土矿中的应用

国内铝土矿多为缓倾斜复杂难采矿体,顶底板围岩稳固性较差、易风化、遇水泥化,采矿过程中存在重大塌陷隐患。为确保铝土矿回采过程中矿体顶板不出现冒落风险,采用留护顶矿柱采矿法,可以有效解决顶板冒落难题,同时,取得了良好的回采技术经济指标,为国内外类似矿山安全高效开采提供借鉴。     

缓倾斜中厚矿体高效开采技术研究

为探索破碎顶板下缓倾斜中厚矿体的地下开采技术,实现矿体的快速、高效开采,以金厂河多金属矿缓倾斜中厚矿体为研究对象,分析了矿岩岩石力学参数及岩体质量级别,根据不同的开采技术条件,优化选取合理的采矿方法及采矿装备。根据研究成果,矿体顶板大理岩稳固性较差,矿体稳固性较好。厚大矿体采用大直径深孔嗣后充填采矿法,中厚矿体采用预留矿体护顶的中深孔空场嗣后充填采矿方法。研究表明:根据矿岩稳固性分级及矿体开采技术条件,采用不同的采矿方法,能够满足矿山开采产能和贫损指标控制的要求;破碎顶板采用支护加固处理或预定矿体顶板护顶的方式,能够很好地保障采场顶板的稳定性,为采场的大规模开采创造有利的外部条件;开采技术适用于破碎顶板下的缓倾斜中厚及厚大矿体的地下高效开采,可大幅提高开采效率,有效控制矿体开采经济指标。     

基于二分法优化理论矿体开采安全顶板厚度的预测研究

安全顶板厚度是顶板达到临界破坏状态时对应的厚度,采用二分法优化理论,对冶山铁矿下部盲矿体开采留设不同厚度尺寸的顶柱进行了模拟,得到了较为精确的安全顶板厚度,在保证矿体安全回采的同时最大限度地回收了矿产资源。     

基于二分法优化理论矿体开采安全顶板厚度的预测研究

安全顶板厚度是顶板达到临界破坏状态时对应的厚度,采用二分法优化理论,对冶山铁矿下部盲矿体开采留设不同厚度尺寸的顶柱进行了模拟,得到了较为精确的安全顶板厚度,在保证矿体安全回采的同时最大限度地回收了矿产资源。     

留矿护顶房柱法在缓倾斜薄矿体中的应用

某磁铁矿为缓倾斜薄矿体,直接顶板不稳固,通过改进采矿技术和工艺,采用留矿护顶房柱采矿法进行开采,取得了良好效果,主要采矿技术经济指标都有所提高,达到了预期的目的。     

多层矿协同开采顶板稳定性研究

针对多层矿矿体赋存重叠,上下开采重复扰动,岩层稳定逐层下降等问题,采用协同开采以减少多层 开采对顶板稳定性的影响。基于能量释放理论,计算采场顶板和侧帮的能量释放率,确定采场顶板失稳时能量释 放规律,通过面能量释放计算顶板极限跨距。通过组合岩梁和第 n 层岩层对第一层岩层的载荷,计算顶板极限跨 距,并与能量释放顶板极限跨距比较,判断顶板稳定性。同时,建立分层开采顶板梁模型和薄板模型,得到梁模型 顶板最大拉应力与分层厚度的关系,分析顶板岩层和相邻矿层厚度对顶板稳定性的影响;通过薄板模型建立多层 矿采场顶板挠度和应力解析式,揭示薄顶板的应力分布规律。     

高承压含水层下矿体回采保安矿柱合理宽度留设应用研究

针对"三下"矿体回采难度大、安全要求高等特点,并结合矿山水文地质条件及开采现状,提出了"顶板预控、分区隔离、及时充填"的方案,并通过理论计算、数值模拟、工业性试验等手段对矿体强化开采时护顶矿柱厚度及隔离矿柱宽度进行了模拟和计算。现场工业性试验表明,"顶板预控、分区隔离、及时充填"方案能够有效控制采场顶板大面积垮落,确定西区护顶保安矿柱厚度为120m,东、西区连续隔离矿柱宽度为20m。     

切顶房柱法在地下铝土矿开采中的工业试验

贵州猫场铝土矿为特大沉积型铝土矿床,矿体直接顶板几乎都存在一层软弱的铝土岩和黏土岩,稳固性较差,揭露后易风化,遇水易泥化崩解,随之冒落垮塌。为有效地控制矿体直接顶板铝土岩和黏土岩的冒落垮塌,减小因矿体直接顶板破坏对矿山安全生产影响,降低矿石资源的损失率及贫化率,提出一种适用于地下铝土矿安全、高效开采的切矿体直接顶板房柱法,并现场开展工业试验,既解决了控制矿体直接顶板软岩冒落破坏问题,又得到矿石损失率26.58%、贫化率9.49%、采切比12.98 m/kt的良好技术经济指标,为类似条件地下铝土矿安全、高效开采提供了一定的理论依据和技术指导。     

大屯锡矿5-1厚大矿体回采方案数值模拟研究

大屯锡矿急倾斜厚大矿体部分出现倒转,周围有稳定性较差的花岗岩包裹矿体,不同的护顶方式及矿柱尺寸对5-1矿体稳定性影响较大,采用FLAC~(3D)软件对复杂条件下5-1厚大矿体开采过程中锚杆护顶、锚索护顶、留设矿石间柱及人工间柱方案进行模拟研究。结果表明,采用锚杆护顶、锚索护顶方案的顶板最大位移量达到19.63和18.63 cm,与不支护时差异不大,说明回采至1 510中段时,采用锚杆、锚索护顶效果不佳,顶板局部会发生破坏;采用预留矿石间柱、人工间柱的护顶方式位移量较小,间柱尺寸为15 m时能满足安全需求,研究区域为高品位矿石,建议采用人工间柱控顶的方式进行开采。研究成果为云锡及类似矿体开采提供了理论基础,具有一定的参考价值。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果为类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

顶底板均不稳固的古采区残矿回收实践

银硐子银多金属矿生产探矿过程中又遇到大量明清古采区,使得矿山开采技术条件更为困难。初步查明古采区位于矿体中部,上盘剩余矿体厚4~7m,下盘剩余矿体厚6~8m。为保证矿山经济效益和安全开采,设计采用下盘矿体与上盘矿体分采合出连续采矿法分两步回采古采区剩余矿体,具体方案为：首先,采用抛掷爆破方式将古采区下盘剩余矿体崩入古采区内;之后,崩落上盘剩余矿体和一部分上盘围岩覆盖在下盘崩落矿石上;采用截止品位放矿矿方式,将崩落的上盘围岩废石永久留在采空区内。该方案能充分利用矿山正常开采时的采准切割系统,在减少采切工程量的同时也避免了残矿回收与正常开采之间的互相干扰;人员不进入采空区,安全性好;上、下盘剩余矿体均可沿走向连续回采,生产效率高。试验采场应用期间,上盘矿体与上盘矿体分采合出连续采矿法采出古采区残矿资源量23000t,创造经济价值181万元,应用效果极好。     

基于危险源理论对邹家山矿采场顶板事故影响因素分析

针对目前非煤矿山顶板冒落事故分析系统偏重于人为原因的问题,本文采用危险源理论,结合顶板事故发生机理,对邹家山矿采场顶板事故进行危险辨识。结果表明:顶板厚度、矿体厚度、矿体埋深、矿体倾角、抗压强度、断层以及空顶时间是影响邹家山顶板冒落事故的主要因素。     

煤系地层覆盖下铝土矿开采岩体地压活动规律研究

通过统计山西某煤系地层覆盖下铝土矿采区内的勘探钻孔资料,铝土矿采矿厚度和煤铝之间岩层厚度的采厚比分为6.9、11.9、17.4三种情况。根据采厚比的不同情况,建立煤下铝矿体回采模型,研究分析煤下铝房柱法开采过程中应用崩落协同充填技术处理采空区时覆岩地压活动规律。铝土矿的开采使上覆岩层垂直应力释放,水平应力略有增加;煤下铝回采过程中,同步崩落顶板处理采空区,对上覆岩层沉降、上覆煤层应力释放具有显著的控制作用,均未出现铝土矿的开采导致煤层拉剪破坏的情况,同时未超过规范对于地表保护等级Ⅰ级的水平变形和倾斜的允许值。根据数值分析结果建立了煤层底板水平变形、倾斜随采场沿倾向推进之间的线性关系,沿倾向总的开采阶段数不宜超过11个。     

瓦厂坪铝土矿1102工作面综采试验相关影响参数的分析与探讨

瓦厂坪铝土矿开采技术条件与煤矿相近,其采矿方法可借鉴煤矿开采经验,引进综合机械化开采技术,以提高劳动生产率、降低安全风险。但氧化铝厂对铝土矿提供的产品质量要求较高,因此必须在严格控制矿产品的品位和铝硅比的基础上,对影响铝土矿综合机械化开采可行性的相关参数进行论证和分析。金属矿山采用综合机械化采矿技术在国内尚属首次,必须要对其适应性进行试验。瓦厂坪铝土矿1102工作面矿体的倾角大部分在15°～30°之间,平均21°,矿石硬度系数大部分在0.47～1.8之间,地质构造较为简单,顶底板条件与煤矿很接近,同时通过对掘进过程中的样品和地勘资料提供的化学成份进行对比综合分析,若1102工作面采高为2 m时,矿体中Al₂O₃含量＞60%,铝硅比（A/S）＞5.5,2项主要指标均能满足氧化铝厂要求。因此从煤矿开采的经验及相关影响参数的分析来看,瓦厂坪铝土矿1102工作面进行综采技术的适应性试验是可行的。     

某铜矿分段空场嗣后胶结充填人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中留有大量矿石在顶柱中成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。     

多水矿山地下采矿注浆堵水技术及案例分析

涌水量特别大、水文地质条件复杂的矿山不适合采用先疏干、后采矿的传统技术。通过地下矿山防治水技术研究与开发,采用坑内近矿体顶板灰岩注浆堵水技术进行治理涌水问题,取得了较好的成效。该技术的总体思路是对近矿体顶板灰岩岩溶裂隙充塞、密实,将灰岩连接加固形成隔水层,使之形成平行与矿体的倾斜隔水帷幕,防止地下水进入采场。本研究结合实例分析多水矿山地下采矿注浆堵水技术的设计思路、实施方法和应用成效。根据矿床、矿体和矿物特征和矿区水文地质条件,论述了工程布置和钻探注浆工程量统计方法,解析了注浆层安全厚度的确定、顶板注浆堵水工艺设计、注浆方式和注浆段高、压水试验、注浆顺序、注浆参数等注浆技术参数等确定原则和方法。     

采场内矿柱回收新技术在铝土矿中的应用

结合重庆铝土矿及豫西铝土矿回采矿柱的成功实践,介绍新型替代法在铝土矿山矿柱回收中的应用,为国内矿山矿柱回采及顶板管理提供可行的工程技术。该方法的成功应用,对提高矿山矿石回收率,增加矿山经济收入,实现矿山安全高效回采都十分有利,具备积极推广应用的意义。     

陕西银矿采场顶板管理及支护参数的确定

陕西银矿为顶底板不稳固的倾斜中厚矿体，保持回采时间采场顶板的稳定性是该矿进行采矿方法试验成功的关键。试验的超前切顶爆力运矿分段采矿法，采用分段分条、缩小顶板暴露面积、超前切顶、锚杆支护、预留临时矿柱和分段连续矿柱，以及采后放顶处理空区的综合顶板管理方案。经现场试验证明是完全可行的，取得了满意的效果。