浅谈充填采矿技术应用与发展

总结了充填采矿的发展现状历程与成功应用的经验，对矿山充填采矿技术发展趋势和所应解决关键技术问题进行了评述。最后得出在资源利用和环境保护协同并进的地下矿山，充填采矿技术必将得到优先发展。v     

金川高应力矿床充填采矿技术研究进展与亟待解决的技术难题

金川镍矿是世界上少见的大型硫化铜镍矿床。矿体埋藏深、地应力高、地压大、矿岩体不稳固,是目前世界上难采矿床之一。针对金川矿床不利的采矿技术条件,自建矿50多年来,金川矿山已经开展了大量广泛的采矿技术研究。本文首先概述了金川矿山工程概况,归纳总结了金川矿山充填采矿发展历程;然后,阐述了金川矿山充填技术研究以及所取得的研究成果。主要包括:根据工程地质研究和采矿方法试验,选择了与之相适应的下向分层进路胶结充填采矿方法;通过高浓度料浆自流输送和膏体泵送两种充填系统中的关键技术研究,在充填体作用机理、固体废物利用、充填料浆流变特性以及管道减阻输送等方面取得的研究成果;尤其针对膏体充填系统所存在的问题开展了技术攻关和系统改造,由此获得重大科技成果,使膏体充填系统顺利达产。最后指出了目前金川矿山充填开采现状以及存在的主要问题,并提出了金川大型镍矿实现安全、高效、经济和环保充填法开采仍亟待研究解决的关键技术难题。     

非煤地下矿山采矿工艺在环境保护方面的研究与应用

矿山开采对生态环境造成了极大的破坏,如对地表污染排放的选矿尾砂,由于采矿留下的地下空区会引发地表的塌陷和位移以及矿山在开采过程中因为地压带来的危害。而使用的全尾砂充填技术是利用尾砂充填回采空区不仅做到了对废物的利用,又做到了对环境的治理,起到了双重作用。赵案庄王道行铁矿采用尾砂胶结充填工艺,很好地保护了矿区生态环境,为我国非煤地下矿山在开采中如何保护生态环境提供了经验。     

矿山采场顶板安全管理的探索

金川矿山是世界著名的多金属共生特大型硫化铜镍矿,采用机械化下向分层胶结充填采矿工艺。在井下回采过程中,顶板质量和安全稳定性是矿山安全管理的首要问题。近年来,矿山曾发生多起程度不同的冒顶片帮事故,造成了人员的伤害和设备的损坏。作为我国有色金属地下矿山年生产能力最大、机械化、现代化程度最高的充填采矿法矿山,如何提高充填体的质量,保证顶板的稳定性,解决回采过程中的顶板安全问题,我们必须要了解分层充填采矿法采场的特点,探讨顶板脱层冒落的成因,从回采质量、充填质量和安全管理等方面采取综合防范措施,从而为提高矿山的安全生产效率,防止冒顶片帮事故的发生提供依据。     

充填采矿环境下爆破振动效应预测与控制

充填采矿环境下的生产爆破,将对充填体、巷道和顶板产生爆破振动效应等不利影响.基于爆破振动预测的经验公式和装药水平理论,综合采用质点振动速度(PPV)和振动频率双重指标,提出了在充填采矿环境下的各种采矿构筑物的强度判据,预测了在充填采矿环境下的爆破振动效应,确定了正常生产爆破时单段炸药的折减系数和控制药量.建议在回采矿柱时,在临近充填体边上采用预裂缝降振技术,以及加强爆破管理,可以实现矿山的安全生产.     

典型矿山充填采矿技术特点与技术问题分析

在矿山的开采过程中,技术的地位是至关重要的,对矿区的开采质量以及进度都有着很大的影响。在矿山的开采技术中,充填采矿技术的应用非常普遍,因此,要对它的技术特点以及技术问题进行研究分析。本文就是以此作为主题,来进行探析的。     

基于RSM-BBD的混合骨料胶结充填体强度增长规律分析

为研究棒磨砂-全尾砂混合骨料胶结充填体强度形成过程中水泥掺量、料浆质量浓度及棒磨砂占比对充填体强度的影响,在对充填材料进行物化性能分析的基础上,基于最大密实度理论确定了棒磨砂-全尾砂配比;随后基于响应面法研究了水泥掺量、料浆质量浓度及棒磨砂占比对不同龄期充填体抗压强度的影响规律,并建立了各养护龄期胶结充填体强度响应面回归模型,为矿山的混合骨料充填配比设计提供了科学的方法。研究结果表明:胶结充填体抗压强度不仅受单一因素影响,因素间的交互作用对抗压强度也有显著的影响。料浆质量浓度与棒磨砂占比的交互作用对早期强度具有显著影响,水泥掺量与棒磨砂占比对中期强度影响显著,而水泥掺量与质量浓度的交互作用对充填体后期强度具有显著影响。以金川二矿区为工程背景进行混合骨料胶结充填体配比参数优化,得到一组最佳充填配比参数,经试验验证其满足二矿区对充填体强度的需求。     

浅议充填采煤原理及方法

我国提出了发展绿色采矿技术的科学采矿理念,其中包括利用矿区固体废弃物(矸石、粉煤灰、黄土、黄沙等)直接充填回收"三下"压煤的固体充填采煤技术。在此科学采矿理念指导下,笔者在巷采矸石充填技术、普采矸石充填技术以及简易的机械化矸石充填技术基础上,研究开发了高效综合机械化固体(废弃物)充填采煤方法与技术,并在工程实践中得到了推广应用。     

典型矿山充填采矿技术特点与技术问题分析

在矿山的开采过程中，技术的地位是至关重的，对矿区的开采质量以及进度都有着很大的影响。在矿山的开采技术中，充填采矿技术的应用非常普遍，因此，对它的技术特点以及技术问题进行研究分析。本文就是以此作为主题，来进行探析的。     

GPS RTK技术在矿山测绘中的应用分析

随着我国社会主义市场经济的快速发展,采矿业实际发展速度不断加快,在采矿生产过程中各项环境较为复杂,采矿施工现场面临的各类风险较多,使得采矿经济长远发展受到限制。近些年来,我国信息技术发展较快,使得矿山测绘行业先进性有效提升,GPS RTK技术能够为矿山测绘提供基本的技术支持,帮助技术人员更好地解决测绘工作中面临的各项问题。本文以下对GPS RTK技术在矿山测绘中的应用进行探析,并对新型测绘系统的设计与建立提供相应建议。     

充填采矿技术的应用分析

随着科学技术的飞速发展，采矿技术也在发生着日新月异的变化。在所有的采矿方法中，应用充填采矿技术进行采矿的方法逐渐成为人们关注的焦点。本文简单介绍了充填采矿技术的技术优势，并通过实际的应用案例，详细的剖析了充填采矿技术的运作机王坐和在实践中的具体运用，以期我国采矿行业能够快速、稳定、健康的发展。     

聚丙烯纤维增强尾砂胶结充填体力学及流动性能研究

针对聚丙烯纤维掺量、长度及矿渣掺量这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性能的影响,进行正交试验设计.通过对试验结果进行极差和方差分析,得到了这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性的影响程度和显著性影响因素,并借助扫描电镜(SEM)揭示了纤维对充填体力学性能的作用机理.研究结果表明:随着纤维掺量及长度的增加,充填料浆坍落度分别下降了8.7％和4.3％,说明纤维的掺入会对料浆流动性能产生不利的影响;充填体28 d抗压强度、抗拉强度均随着纤维掺量的增加呈先增加后减小的趋势,并在纤维掺量为0.6％时达到最大值,但纤维对充填体抗拉强度的改善效果明显优于对抗压强度的改善效果;矿渣的掺入对纤维增强尾砂胶结充填体流动性能无显著影响,但矿渣掺量的增加使得充填体抗压及抗拉强度分别降低了17.9％、19.7％,说明矿渣的掺入会对尾砂胶结充填体力学性能产生不利影响;纤维的掺入能够有效限制充填体裂纹的扩展,且随着纤维掺量的增加,充填体破坏特征由脆性向延性转变;纤维增强尾砂胶结充填体力学性能的关键在于纤维与砂浆基体界面存在粘结力,使得横跨于裂缝两侧的纤维能够形成"锚固"作用,从而提高充填体的整体力学性能.     

动载下矿岩-充填体能量传递规律及破坏特性

为研究嗣后充填采矿矿柱爆破回采时相邻胶结充填体内能量传递规律及破坏特性,利用霍普金森压杆装置,对矿岩与不同配比充填体组合试件进行单轴冲击实验。实验结果表明:能量传递过程中,大部分能量以反射波形式消散;随着应变率增加,吸能密度增大。同等吸能密度下,应变率■;冲击荷载下矿岩破碎形态呈简单块状。充填体破碎情况为,随应变率增加,呈块状分布减少,呈粉末状增多。当应变率在60 s~(-1)左右时,ZH330较ZH250与ZH180,充填体粉末状明显减少;计算充填体平均粒径与分形维数发现,随应变率增大,平均粒径减小,分形维数增加。实验研究对嗣后充填采矿矿柱回采爆破参数选择及胶结充填体保护具有一定意义。     

动载下矿岩-充填体能量传递规律及破坏特性

为研究嗣后充填采矿矿柱爆破回采时相邻胶结充填体内能量传递规律及破坏特性,利用霍普金森压杆装置,对矿岩与不同配比充填体组合试件进行单轴冲击实验。实验结果表明:能量传递过程中,大部分能量以反射波形式消散;随着应变率增加,吸能密度增大。同等吸能密度下,应变率■;冲击荷载下矿岩破碎形态呈简单块状。充填体破碎情况为,随应变率增加,呈块状分布减少,呈粉末状增多。当应变率在60 s^(-1)左右时,ZH330较ZH250与ZH180,充填体粉末状明显减少;计算充填体平均粒径与分形维数发现,随应变率增大,平均粒径减小,分形维数增加。实验研究对嗣后充填采矿矿柱回采爆破参数选择及胶结充填体保护具有一定意义。     

倾斜矿体的采矿方法探讨

该矿体为缓倾斜至倾斜中厚矿体，矿石储量大，品位高，矿体形态复杂，连续性较好，矿体和下盘围岩稳固性中等，上盘围岩稳固性较差，矿体上部出露地表，已用露天开采方式开采完毕，现已转入地下开采。在矿山由露采转入地采的上部各中段，主要采矿方法为多步骤小跨度阶段空场嗣后充填采矿法。由于矿体从浅表至深部具有品位由高至低，倾角由小至大、矿化边界由较稳定向不稳定方向发展的趋势，因而，矿山必须充分发掘采矿工艺在提高回收率和降低采矿综合成本方面的潜力，克服原有采矿方法的采场生产能力小、生产效率低、电耙顺坡扒矿安全隐患大、采矿贫化率高、采场顶板暴露面大、空区胶结充填费用高和采准布置复杂、工程量大等缺点，以实现复杂难采矿体的安全、高效、低成本、低贫损开采的多重目标。     

现代金属矿山地下开采工艺技术的探讨

随着时代的发展,我国采矿工艺技术日趋成熟,各种现代化的采矿工艺技术在采矿作业中的应用已经变得十分广泛。为了确保采矿工艺技术的应用水平,笔者根据多年的工作经验,对现代矿山地下采矿技术进行探究。     

冲击荷载作用下胶结充填体的力学特性研究

嗣后充填采矿法二步矿柱回采时,胶结充填体不可避免地受到爆破扰动。动载作用下胶结充填体的力学特性如何,直接关系到矿山的生产安全。借助SHPB(分离式霍布金森压杆)试验技术,进行高应变率下的分级尾砂胶结充填体SHPB动载单轴冲击试验,得到其不同应变率条件下的应力-应变曲线,分析了其破坏过程机理。试验结果表明:(1)平均应变率较小时,充填体动态强度增强因子为1左右;随着应变率上升,动载抗压强度变大,动态强度增强因子随之增大;当应变率达到80~100 s-1时,其动态强度增强因子为2左右,最大甚至超过3,体现了显著的应变率相关性;(2)一定范围内,充填体动载抗压强度随浓度、配比的增大而相应的增大;(3)通过对不同应变率下分级尾砂胶结充填体破坏形态的对比归纳,维持其宏观稳定的最高应变率为50 s-1;最后利用ANSYS/LS-DYNA模拟充填体SHPB单轴冲击过程,其应力-应变曲线、充填体破坏特征与试验相互吻合,验证了结论的正确性。     

全尾砂胶结充填材料的试验研究及充填系统运行参数的选定

通过对全尾砂充填材料试验研究，通过试验确定充填材料的主要物理力学性能、化学成份、输送特性及充填体力学性能等方面的参数及计算分析，从而确定充填系统运行参数及工艺流程。为相类似矿山全尾砂胶结充填应用和推广具有一定的参考价值。     

大型镍矿深部高应力矿体充填法开采关键技术与对策

金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿,以地应力高、矿体厚大和矿岩不稳固著称国内外采矿界。该矿体开采难度之大、充填成本之高备受国内外采矿界关注。近年来,随着矿床开采深度逐年增加已接近千米,采场面积超过1×105m2,高温、高压和高渗压的"三高"采矿环境日趋显著,不仅提高了采矿成本,而且还给矿山安全高效生产带来巨大压力。本文首先概述金川深部矿床采矿技术条件,然后明确采矿生产面临巷道和采场稳定性控制技术难题,分析采场围岩变形和岩层移动所潜在的灾变失稳风险。最后提出了金川深部矿体安全高效开采亟待攻克的技术难题,为金川深部资源开发能力和综合利用指明了方向。     

矿用充填机器人的设计及应用

矿用充填机器人是基于上向水平分层尾砂胶结充填法采矿而设计的一款移动式充填机器人,采用模块化设计,能够按模块进行分解,由竖井罐笼运输下井组装,通过远程遥控系统将充填管牵引拖动至采场任何位置,以代替人工移管来完成充填工作,具有作业效率高、安全风险小以及施工成本低等特点,在很大程度上降低了工人的劳动作业强度及安全风险。