房柱法矿柱回采人工假柱尺寸理论计算及 采矿工艺

房柱法是缓倾斜薄矿体开采的主要方法之一,而房柱法矿柱回采是国内外均面临的重大技术难题。以南温河钨矿为工程背景,先采用理论计算人工假柱尺寸,然后就矿柱回采工艺及预期经济效益预算进行了研究。研究表明:1)人工假柱跨度平均为11m,尺寸不小于4.35m,人工假柱养护龄期不得少于20d;2)试验采场内预计回收矿柱矿石量3 895.417t,矿柱直接经济价值为495.37万元,利润311.92万元。通过试验阶段矿柱回采,能够为南温河钨矿今后矿柱回采大范围推广奠定坚实的基础,也为今后类似矿山矿柱回采提供了宝贵的借鉴意义。     

香炉山钨矿矿柱安全回采工艺研究与应用

为解决香炉山钨矿二步骤采场采空区内点柱回采难题,针对典型采场W11进行矿柱回采工艺研究和工业试验。根据类似矿山回采经验,选择采用浅孔一次凿岩微差爆破工艺对点柱进行回采,回采矿柱矿量0.9万t,为企业创造了约400万元产值,带来巨大经济效益的同时保证了安全生产。可以为类似矿柱的开采设计和生产管理提供参考和借鉴。     

基于Voronoi图和FLAC3D房柱法矿柱回采可行性评价

针对南温河钨矿矿柱安全回采问题,采用理论分析和数值模拟方法,对该矿的矿柱回采试验采场采空区稳定性进行分析。通过Voronoi图法和矿柱强度经验公式得到矿柱安全系数,以评价矿柱稳定性;在理论分析基础上,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对矿柱置换回采前、后的采空区稳定性进行评价。研究表明:试验采场内除矿柱K2、K6和K10外,其余矿柱均稳定性良好;人工混凝土假柱能够满足试验采场矿柱安全回采要求。     

某铅锌矿矿柱回采方法研究

某铅锌矿为生产多年的地下开采矿山,原采用房柱法开采,形成了270万m3的采空区和71万t高品位的铅锌矿柱。为解决空区安全问题、实现尾矿“零排放”,为深部采矿创造良好条件,提高矿山资源利用率,增强企业效益,设计采用全尾砂膏体充填治理采空区,在保证安全的基础上回采高品位铅锌矿柱,针对性提出了3种采空区治理和矿柱回采方案,并对3种方案进行经济技术比较,择优选择最佳空区治理和矿柱回采方案,并进行了相关设计。     

人工组合点柱代替矿柱回采矿石及稳定性计算

房柱法回采矿房,遗留了大量点柱和间柱,约占矿房总矿量的30%。矿房回采后,为了维持采空区的稳定,通常只能回收一小部分矿柱,造成矿石的大量浪费。为此,提出采用"圆木+混凝土"组合形式的人工点柱代替矿柱支撑采空区,设计了3种人工点柱组合形式,对其受力、安全性和经济性进行了计算分析,通过在新城金矿残留矿柱回采中的应用,矿柱回采率达到85%以上,且能够有效保障采场的作业安全。     

采空区矿柱安全回采技术与实践

水口山铅锌矿井下资源日益枯竭,开采空区中间或周边的残留矿柱、矿壁尚可维持生产。对浅孔留矿法采空区的4个总矿量近9.5万t的矿柱做了可采性分析。设计采取倾斜电耙道的浅孔留矿法回采这些矿柱。为确保安全,在矿柱与空区间预留2.0 m的长矿柱。成功地回收了其中2个矿柱的3万t矿量,回采率达55.0%~58.3%,贫化率为4.3%~5.2%。这种安全回收残柱的方法可在类似矿山中推广。     

南温河钨矿矿柱回采方案设计与稳定性研究

矿柱的安全回采是我国金属矿山面临的紧迫问题,直接关系到矿山的可持续发展,在维持矿柱采场稳定的前提下提高其回采率,是残留矿柱安全开采急需解决的问题。以南温河钨矿矿柱回收为研究对象,根据前期现场调研、工程现场监测试验、CMS探测,结合FLAC~(3D)数值模拟等手段,揭示全面法矿柱群应力分布规律,分析了人工矿柱结构参数对房柱法采场稳定性的影响。研究表明:用人工假柱置换原生矿柱后,人工假柱中垂直应力为5～10MPa,水平应力0.1～1MPa,应力值相对较小,且分布较为均匀,未出现应力集中现象;顶板最大下沉量为10.7 mm,底板最大鼓起量为10mm,较原先仅仅依靠矿柱自稳的情况,稳定性得到了有效改善。研究结果为矿山矿柱回收方案选择提供了理论参考,具有重要的工程意义。     

某铁矿矿柱回采安全性研究

某铁矿二采区一中段采用空场采矿法进行采矿,经过多年开采该中段未处理采空区体积已经达到40万m3,遗留矿柱矿量超过26万t,为了充分回收矿产资源矿山计划回采矿柱。由于现场未处理的采空区体积较大,而矿柱又是维持采空区稳定性的关键要素,可能部分矿柱的回采或破坏就会诱发一定规模的地压活动,威胁矿山的正常安全生产。所以在矿柱回采之前,对回采区域的矿柱进行安全性研究,可以指导矿柱回采的实施,进而保障矿柱的正常安全回采。结合矿山的现场实际情况,以应力增量理论为基础,采用工程地质调查、室内试验结合数值模拟的方法,对矿山二采区一中段需回采矿柱的安全性进行研究,确定了各回采矿柱的安全系数大小。研究结果表明矿山二采区一中段的矿柱处于安全状态,可以进行部分矿柱回收。     

某钼矿矿柱回采方案及采场结构参数优化研究

某钼矿前期采用留矿法回采,采场内残存了大量的顶柱以及间柱。为避免资源浪费,对矿柱的回采方案进行研究。通过对比各采矿方法的经济技术指标,确定在矿柱上部为矿体的情况下,采用分段充填采矿法回采间柱;在矿柱上部为充填体的条件下,采用预留顶柱的分段充填采矿法回采间柱。建议矿山在上一中段未充填的条件下采用分段凿岩并段充填采矿法回采顶柱。根据选取的采矿方案,通过数值模拟分析,对采场长度以及预留顶柱厚度进行了优化,分析了不同结构参数的采场周边围岩及充填体内的应力和位移分布,确定了采场长度为50 m且预留5 m厚的顶柱较为合理。矿柱回采方案的应用,可为矿山创造约470.52万元的经济效益。     

马格蒙特矿矿柱回采时的锚索支护

密苏里州东南部的马格蒙特矿是在2个水平、有时是3个水平同时用房柱法进行开采的。1991年提出使用锚索支护27m多的矿房跨度，以回采矿柱中高品位矿石的计划。由美国矿山局、犹他大学和联合矿冶金属公司共同进行岩石力学研究、1968年最初开采时，计划产量为91万t／a。由于储量的逐渐减少，1992年11月降至57万t／a。现在．矿柱回采产量约占总产量的40％～50％。这种方法使马格蒙特矿继续生产发挥了关键作用。     

矿柱稳定性影响因素敏感性正交极差分析

基于正交极差分析方法对矿柱稳定性影响因素敏感性进行了评价。在分析矿柱荷载、强度、失稳势函数、破坏形式的基础上,总结了影响矿柱稳定性的主要因素;针对矩形矿柱8个主要影响因素：采深、矿房宽度、矿柱宽度、矿柱高度、矿体的单轴抗压强度、上覆岩层的容重、矿柱长度、矿柱长度方向的间距,建立了计算矩形矿柱安全系数的简化公式。以江西某钨矿为例,采用正交极差分析理论,得到该矿矿柱稳定性影响因素的主次顺序为：矿房宽度＞矿柱宽度＞采深＞矿柱高度＞矿体的单轴抗压强度＞上覆岩层容重,即矿房宽度、矿柱宽度对矿柱稳定性的影响最为显著,并得到了矿房宽度、矿柱宽度与矿柱安全系数间的关系曲线,对采场结构参数进行了优化,矿房宽度值小于21.03 m,矿柱宽度值大于3.718 m。     

某金矿残留矿柱回采的稳定性研究

采用工程地质调查、现场应力变化监测、声波测试结合三维有限元数值分析方法，对某金矿残留矿柱回采方案进行研究及稳定性分析，确定回来区优势结构面、主要承载矿柱以及矿柱临近破坏的声速值。结果表明，小矿柱更易破坏，顶底枝比间柱回来稳定性好，采场留中间采端部的底柱回来方案围岩稳定性最好，距地表500m以下的采场回来底柱时应加大人工项枝的高度，回采主要承载矿柱必须采取安全措施。     

缓倾斜极薄矿体全面法开采残留点柱回采方案及稳定性分析研究

某石英脉型钨矿床,矿体倾角平均20°,矿脉厚度0.3~0.8m,采用全面法开采。经过20多年的开采遗留下大量点柱和空区,而且相邻的采空区、以及相邻中段的采空区基本已相互贯通形成空区联合体。随着暴露时间的延长,采场应力集中,采空区安全隐患大,同时造成大量矿柱资源浪费。为了确保矿山生产安全和可持续发展,同时对遗留的矿柱进行回收,通过研究采场顶板允许暴露面积、结合开采技术条件、充填工艺研究等,确定的矿柱回收工艺和采场充填工艺,并针对试验采场的回收方案进行采场矿柱回收稳定性数值分析,综合验证了点柱充填回采的方案是安全可行的,从而为矿山空区治理与点柱安全回收提供指导。     

某矿山钢筋混凝土人工假顶设计

地下矿山采场顶柱是指由采场顶部终止回采水平至上部相邻阶段运输巷道底板之间,为了保证安全而留设的保护矿体。对于矿体顶底板围岩较为稳固、矿石资源价值较高以及充填材料缺乏的矿山来说,顶柱的留设势必造成不必要的资源浪费,并给矿山企业带来较大的经济损失。由于地质条件的复杂性、井下作业的局限性以及爆破落矿的破坏作用,留设的矿石顶柱往往不能较好发挥其设计作用。在保证采场内作业安全的前提下,为了回收该部分矿石资源,某矿山采用受力状态分析、理论计算等方法,设计出一种地下矿山钢筋混凝土人工假顶结构。通过造价及经济效益计算,设计的钢筋混凝土人工假顶造价为80万元,置换出的矿石顶柱资源价值为264万元,具有较好的经济效益。     

一次回收双顶柱和间柱爆破技术及实践

根据空场法的布置特点,一般情况下,矿柱的矿量约占到矿块矿量的30%,合理高效回收矿柱,对资源回收和矿山经济效益有显著影响。以东升庙铅锌矿850m中段矿柱群为研究对象,通过分析矿柱群分布和现场实际情况,最终确定间隔抽采的整体回收方案。通过比较分析,确定16号矿柱为首采矿柱,采用中深孔、深孔联合爆破技术,一次回收16号矿柱及两侧顶柱,采用微差爆破技术,间柱利用两侧空区为自由面先起爆,顶柱利用下部空区为自由面后起爆,由于顶柱面积大,采用分区微差爆破技术,形成多临空面立体分区控制爆破技术,充分利用原有空区,形成多向组合、不同爆破孔径的微差爆破技术。对回收指标进行统计计算,贫化率和损失率均控制在30%以下,一次回收矿量87 509t。     

千枚岩采场支护结构相似模拟试验研究

针对千枚岩采场围岩严重片帮问题,建立相似材料模型,对千枚岩采场稳定性进行模拟。模拟试验结果表明,预留原生点柱可以有效降低采场中部拉应力。回采过程中,在距底柱16m和28m处保留原生点柱对采场围岩进行支护,在很大程度上改善了地压作用对采矿作业造成的危害。研究表明矿柱断面为4m×4m是合理的,预留矿柱的矿量远远小于因上采高度增加而多回采的矿量,且大大提高了矿石的回采率。该模拟结果在实际应用中已经取得了良好的效果。     

人工矿柱置换缓倾斜薄富矿体矿柱

随着磷肥需求量的快速增长,提高品位高、质量优的磷矿回收率尤为重要。宜昌某磷矿矿体品位高,属缓倾斜薄矿体,目前房柱法采矿造成的矿柱损失率达25%~30%,为解决损失率过大的问题,提出了采用人工矿柱替代原生矿柱的方案,并经人工矿柱与矿石矿柱的承载能力及安全稳定性对比分析。通过理论计算得出:在设计的人工矿柱尺寸条件下,矿柱均匀分布时,人工矿柱抗压强度为10.08 MPa;矿柱交错布置时,人工矿柱的强度参数为14MPa。通过现场实施,结果表明采用混凝土人工矿柱置换矿石矿柱,保证了原生矿柱置换后的采场作业安全,同时大幅提高了矿石的回收率。     

基于FLAC~(3D)的矿柱回收稳定性分析

针对某金矿空区群的遗留年代久远、矿岩不稳固、残留资源复杂等特点,为实现其采空区内局部高品位矿柱安全、高效、经济地回收,在经过现场勘查、试验、经济分析的基础上结合生产能力、残矿回收率、施工难度等因素对矿柱、围岩内残矿资源进行回收方案设计。运用FLAC3D反演分析残矿资源回收方案的整个残采作业步骤,在残采区域毗邻矿柱、顶底板及充填人工矿柱内布置多组模拟监测点并经过开挖模拟运算得出各监测点残采前后相应的应力、应变和塑性区指标值,对比分析以评价残采扰动前后的采空区稳定性,验证残采活动的安全可靠性。其评价分析方法和结论对该矿后续残采案例及相似矿山具有一定的借鉴意义。     

大理石地下开采顶板合理厚度研究

亿隆大理石石材矿山需在一定厚度的安全矿柱及风化层下进行地下石材开采,然而安全矿柱过厚会导致资源浪费,反之不能保证矿山生产安全。根据亿隆石材矿山的矿体特征,利用理论计算及FLAC3D软件分析了不同空区跨度下的安全矿柱合理厚度。经综合分析与研究,得到了不同空区跨度与顶板合理厚度的关系。基于亿隆石材矿山的最大开采跨度36m,同时考虑4.5m厚的风化层,推荐矿山留设28.5m厚的顶板合理厚度。