盘区隔离矿柱回采顺序数值优化

为充分回收矿产资源、提高资源利用率,有效回收暂留盘区隔离矿柱是某大型铜矿必须考虑的一个重要问题。在保障首采区矿房、矿柱采场安全高效开采的同时,为了安全高效回收暂留的盘区隔离矿柱,需要确定合理的盘区隔离矿柱回采顺序。基于地下矿山卸压开采思想,结合矿山实践经验,确定了盘区隔离矿柱回采应该遵循的原则,提出了3种备选回采方案。采用数值模拟方法分析了盘区隔离矿柱不同开挖顺序下采场围岩的力学响应特性,优化了盘区隔离矿柱的回采顺序,为盘区隔离矿柱安全高效开采提供了技术支撑。     

盘区隔离矿柱开采方法研究与实践

针对冬瓜山铜矿盘区开采遗留大量隔离矿柱,回收率不高的问题,提出由中间厚大部位向两翼退采回收盘区矿柱的采矿方法。为保证该方法实施的安全性,对隔离矿柱开采的影响因素进行分析,并结合隔离矿柱赋存条件、采空区充填情况、盘区开采超界情况、以及现场地压监测结果,提出利用现有装备和生产条件进行连续退采,并根据底部结构采用不同的出矿运输方式。已回采隔离矿柱33.1万t,矿柱回收率达到58%,且开采过程中地压活动处于可控范围以内,实践证明这种隔离矿柱回采方法经济且安全。     

基于FEM-ANN-MCS动态模糊可靠度的矿柱稳定性分析

依据岩体力学参数的统计分布规律随机产生参数向量样本,进行盘区开采全过程的有限元方法(FEM)数值模拟,为每个开采步骤获得人工神经网络(ANN)建模所需的参数向量和应力向量样本数据对。依据莫尔库仑强度准则,建立各开挖步骤的矿柱稳定性的功能函数,并构造功能函数的隶属度函数。应用蒙特卡罗模拟(MCS)方法计算矿柱每个开采步骤的模糊可靠度,获得矿柱动态模糊可靠度变化曲线,可为盘区开采的结构参数优化和开采顺序设计提供参考。该方法避免了对功能函数的概率密度函数求解,并大量减少了数值模拟计算次数和计算时间。用动态模糊可靠度对云南昭通铅锌矿Ⅰ号矿体盘区开采方案进行数值模拟计算和分析,得出了盘区开采全过程矿柱模糊失效概率变化曲线,表明了动态模糊可靠度能较好地反映盘区开采全过程的矿柱稳定性变化状况。     

深部矿体开采对隔离矿柱及回填体的稳定性影响研

根据某矿山开采实际, 利用PFC^2D建立了崩落法和充填法开采深部矿体的数值模型, 分析了2种方法回采深部矿体对上部隔离矿柱及回填体稳定性的影响。结果表明, 崩落法回采时, 上部隔离矿柱发生了破坏, 上盘地表出现拉应力集中, 塌陷区回填体和围岩发生较大沉降;隔离矿柱破坏前, 回填体和围岩的应力和位移变化不大;隔离矿柱破坏后, 上下盘地表的水平拉应力随开采深度增加逐渐增大, 且隔离矿柱的水平应力发生显著跌落。充填法回采时, 隔离矿柱未出现整体破坏, 上下盘地表未出现明显塌陷, 上下盘地表和回填体的水平应力变化不大, 但塌陷废石和隔离矿柱的水平应力随矿体开采深度增加而增加。研究结果可为矿山塌陷区和采空区治理以及深部资源安全开采提供科学依据。     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

复杂条件超大规模连续盘区多中段开采应力扰动规律研究

以某超大规模开采铁矿为研究对象,模拟了矿区超大规模连续盘区多中段充填采矿过程,重点对回采过程中的围岩扰动应力演化规律进行了分析。结果显示多中段开采的扰动叠加效应对26 m矿柱稳定性影响显著。两中段之间存在卸压现象,深部采区-580 m水平以下应力集中明显。研究结果可供连续盘区超大规模开采、深井矿山卸压开采等借鉴参考。     

玉溪大红山铁矿Ⅲ#、Ⅳ#矿体北盘区采场地压控制研究

介绍了研究地压活动规律对矿山地下开采的重要影响,通过应用3D-σ软件对大红山铁矿Ⅲ#、Ⅳ#矿体开采过程进行数值模拟计算研究,及对待采380 mNH1、NH2、NH3盘区开采方案及回采顺序进行研究,发现现阶段Ⅲ#、Ⅳ#矿体北盘区顶板及矿柱整体稳定性相对较好;在380 mN2、N3、N4盘区充填的基础上开采380 mNH1、NH2、NH3盘区地压活动要小于不充填的情况,但在不充填的前提下开采380 mNH1、NH2、NH3盘区也能满足安全要求;从开采过程应力、位移、安全率及塑性区的分布规律看,建议先采380 mNH2盘区,最后开采380 mNH1、NH3盘区。从而建议在开采过程中对盘区顶板及矿柱进行地压监测,以便更好地指导矿上生产。     

冒落群赋存条件下特大型水平矿柱采矿技术研究与实践

冒落群赋存条件下特大型水平矿柱的开采,在国内外也没有先例,引起了国内各大研究院所、高校及同行专家的高度重视与关注。金川二矿区结合多中段大面积连续开采实际,联合国内多家知名研究院所对此进行了研究,通过特大型水平矿柱开采稳定性研究、研究卸压开采工艺、优化冒落区采矿、实施探眼预警、开展高效充填研究与实践及探索实践安全管理新途径,创新了底部存在大面积不连续冒落群水平矿柱的安全高效、高回收率、低成本的采矿管理模式,为深部采矿中段水平矿柱的安全回采提供了参考与借鉴。这是我矿矿产资源可持续开发的发展之路,也是对金属矿山所面临的矿石底柱回采工艺研究的有益探索与补充。     

某缓倾斜铁矿采场结构参数与开采顺序优化研究

为了得到某铁矿采场结构参数和最优开采顺序, 采用Bieniawski矿柱强度设计公式对采场结构参数进行了优化。利用数值模拟方法建立了3个不同开采顺序的分析模型, 模拟了开采现状和下步开采过程。研究结果表明: 设计的“棋盘”方式的矿房、矿柱布置形式, 有利于地压控制、通风、矿柱回收和保护地面的建(构)筑物等;各盘区之间在盘区大矿柱的隔离作用下, 相互之间的影响较小;最优的开采顺序为由北向南开采, 其次为从中间到两边开采;根据矿柱强度设计公式和三维数值模拟分析综合确定了采场结构参数。研究结果可为相似矿山采场结构参数研究提供参考。     

特大空区矿柱群分区协同开采技术研究与应用

针对高危空区条件下的矿柱群,一直以来国内外均采用多道相对独立的工序小规模处理空区和回采,使得开采过程中频繁地发生垮塌事故,造成人员伤亡与设备损失,且开采效率与生产能力低下,使得部分矿柱不能开采而报损。矿柱群分区协同开采技术为特大空区矿柱群开采提供了一种新的途径,通过采用矿柱群协同开采关联分区法,多层矿柱立体分区协同开采技术,深孔协同开采控制爆破技术,实行回采与空区处理协同、拉槽与回采协同、多矿柱区位协同的三协同开采,将空区处理与矿柱群回采集中在一个步骤安全、高效、协同完成,实现大规模强化开采和高效率作业,从根本上解决了高危矿柱的回采技术难题。     

大团山矿床盘区矿柱回采技术研究

随着-580m以上矿段即将开采完毕,为准备接续与合理利用资源,需要进行盘区矿柱回采技术研究。针对Ⅳ号盘区31A和35勘探线处宽度均为30m的储量丰富且利用价值高的矿柱,通过理论分析与数值模拟,确定35~#矿柱从-490m往下开始回采宽度不超过23m,31 A~#矿柱在Ⅲ盘区充填前的回采宽度为10m,采用1:6~1:10胶结充填后回采两边各留5m厚矿体的回采方案。从现场的效果来看,矿柱回采后应力及位移均在安全范围,开采区域应力条件良好,无明显的围岩开裂及垮冒等发生,该开采方案对盘区矿柱的回收起到了重要作用。     

中厚矿体卸压开采技术研究现状及存在的问题

中厚矿体的开采特点是崩落矿石的空间移动条件极差,对采准工程的稳定性要求较高,如果采准工程遭到地压作用而发生破坏,其负担的矿量容易成为永久损失。此外,随着采深的增加,地压显现更加明显,严重影响着中厚矿体的开采安全。针对上述问题,本文提出了中厚矿体卸压开采思路,介绍了不同卸压开采方法并分析了其存在的问题。根据中厚矿体的开采特点提出了崩落法卸压开采方法,并分析了崩落法卸压开采应用中存在的主要技术问题,以及中厚矿体崩落法卸压开采中需要研究的主要问题。     

盘区隔离矿柱采场结构参数数值优化

为充分回收矿产资源,提高资源利用率,有效回收暂留盘区隔离矿柱是某大型铜矿必须考虑的一个重要问题.在保障首采区矿房、矿柱采场安全高效开采的同时,为了安全高效回收暂留盘区隔离矿柱,需要确定合理的盘区隔离矿柱采场结构参数.在综合分析该矿山矿床地质概况、矿山压力及开采现状的基础上,提出了3种采场结构初步方案,采用数值模拟方法对盘区隔离矿柱采场结构方案进行了优选,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数以及结构参数变化时采场的力学响应特征,分析结果可为盘区隔离矿柱安全高效开采提供技术支持.     

应用覆岩大量崩落二次开采方法回采矿柱的经验

简述了热兹卡兹甘矿床应用大量崩落上覆岩层的二次开采方法回采已采盘区的残留矿柱的实践经验及其具体工艺方案,并且为该矿床今后推广应用这种二次开采方法提供了相应的技术建议。     

隐伏采空区治理与残矿回采技术研究

赤峰金红岭有色矿业公司前期采用留矿法和空场法开采,采空区未充填,矿区存在大量隐伏采空区,对后期开采造成安全隐患。为治理隐伏空区,回收残留矿柱资源,分析了采空区治理的主要方法及其优缺点,提出了泵送接力胶结充填处理隐伏空区技术方案和上向进路充填开采残矿资源方案,为隐伏采空区治理和残留矿柱资源开采提供了技术支撑。     

应用覆岩大量崩落二次开采方法回采矿柱的经验

简述了热兹卡兹甘矿床应用大量崩落上覆岩层的二次开采方法回采已采盘区的残留矿柱的实践经验及其具体工艺方案,并且为该矿床今后推广应用这种二次开采方法提供了相应的技术建议。     

复杂地形下缓倾斜磷矿床条带充填分区协同开采技术

如何实现复杂地形下缓倾斜矿体安全高效开采是目前亟待解决的关键问题。以宜昌某磷矿为工程背景,根据地应力不均匀分布特征构建分区采场结构,基于“协同开采”理念,提出了与其相适应的条带充 填分区协同开采技术,实现了同一盘区回采与充填协同作业。运用物理相似模拟试验方法,研究了分区协同回采过程中顶板及围岩矿柱的受力变形特征及其变化规律,探讨了分区充填过程中采场矿柱的承载机制。结 果表明：采区之间相互干扰程度较弱,围岩应力转移程度受埋深和开采步骤的影响较大;随着开采与充填的协同进行,不同采区条带上方顶板受拉与受压交错性分布;分区协同回采过程中,围岩及充填体矿柱并未发 生明显破坏,其中一步骤充填体和围岩矿柱是采场内的主要承载体,二步骤充填体的承载作用相对较弱;盘区矿柱之间及隔离间柱发生了非对称性变形。为了进一步降低充填成本,在原有协同充填模式的基础上适当 降低二步骤充填体的力学强度,并通过数值模拟方法验证了优化后采场充填模式的可行性。条带充填分区协同开采技术有助于实现复杂地形下缓倾斜矿床安全、高效、经济开采。     

矿山隔离矿柱回采稳定性分析及开采方案研究

冬瓜山铜矿在进行完大规模1步骤矿房回采和2步骤矿柱回采后,形成了大量的采空区和充填采场,致使岩体应力分布十分复杂,盘区隔离矿柱的回采条件已发生根本性改变。通过对开采状态的调研分析,以52-54线隔离矿柱为例,提出了2种隔离矿柱回采方案,从开采难度、矿石回收率、采切工程量等方面进行了对比分析,并结合数值模拟软件FLAC^3D对2种矿柱回采方案进行了模拟。模拟分析显示：方案1隔离矿柱在回采过程中侧壁出现了较大的位移,容易形成侧壁垮塌,并且其塑性区面积较大;方案2在隔离矿柱回采后,采场侧壁位移很小,对于在回采过程中出现的应力集中区域,减小矿房跨度,避免矿壁受到进一步破坏,回采作业对围岩的影响最小。通过综合比较,认为方案2较为合理,为可行性较高的方案。     

大规模充填体下保安矿柱规划及矿体回采顺序研究

针对某金属矿长期处于大规模充填体下开采的现状,对-300 m各盘区回采期间的稳定性进行了数值模拟,分析不同方案的采场开采过程中顶板应力、位移等指标的变化规律,并综合分析比较了各方案的回采安全性与经济效益。分析结果表明：将E101采场作为永久性连续盘区时,回采至中期采场顶板处产生1.14 MPa的最大拉应力和75 mm的最大位移;开采后期采场顶板处产生2.30 MPa的最大拉应力和92 mm的最大位移;开采后期采场顶板的抗拉安全系数为1.53;整个顶板岩体稳定性较好,确定将E101作为盘区永久矿柱。根据盘区永久矿柱的位置,提出了4种盘区回采顺序,分析比较不同开采方案的顶板、直接顶板、矿壁及充填体稳定性,确定了从矿体中央连续永久盘区矿柱E101采场向两侧分盘区开采的回采顺序。     

塌陷采空区近区安全开采可靠性研究

为实现大宝山矿塌陷采空区近区矿体安全开采和最大限度地回收资源, 建立了塌陷采空区近区开采保安矿柱力学分析模型, 得出了矿柱内应力大小与开采深度、采场高度及矿柱宽度的计算公式, 并用可靠性理论确定了大宝山矿塌陷区近区开采合理保安矿柱尺寸。研究结果表明, 矿柱宽度越小, 矿柱内垂直压应力越高; 开采高度越高, 矿柱越容易破坏。结合大宝山矿塌陷采空区近区开采工程实际, 推荐了不同开采高度下的保安矿柱宽度。