基于协同度测度模型的充填采矿法优选

程潮铁矿-430~-500 m矿体将使用崩落法和充填法协同开采,以同时兼顾技术经济和采场稳定性,为此以技术经济子系统和采场稳定性子系统构建了崩落法和充填法协同开采的协同度测度模型来进行方案选择。结果表明,基于协同度测度理论,3种采矿方案中方案3上向水平分层充填法和无底柱分段崩落法协同开采最优,方案1下向水平分层充填法和无底柱分段崩落协同开采次之。     

采场顶柱力学简化计算模型研究

建立合适的采场顶柱力学简化计算模型是进行采场顶柱稳定性分析的基础。为了探究符合实际且便于工程应用的采场顶柱力学简化计算模型,根据约束条件的不同,将采场顶柱简化为3种常见梁模型:两端固定的梁、简支梁和悬臂梁模型,以均布荷载代替采场顶柱所受上覆岩层压力,应用弹性理论求解出3种采场顶柱力学简化计算模型的应变解析解;同时建立相应的有限元数值计算模型,分析采场顶柱的应变分布特征;将数值模拟所得结果与力学简化计算模型理论计算结果进行对比分析,并以程潮铁矿西区充填法试验采场为例,建立采场顶柱相似试验模型,对相似试验中采场顶柱底部应变进行监测。结果表明:将采场顶柱简化为简支梁力学计算模型所得应变分布特征与数值模拟结果及相似试验监测数据具有一致性;工程中可采用简支梁模型分析采场顶柱的稳定性。     

程潮铁矿深部矿体合理回采顺序研究

程潮铁矿目前东区采用崩落法、西区采用充填法开采,由于西区地表选厂即将整体搬迁,西采区深部将改用无底柱崩落法采矿,开采深度也即将到达-500m水平。在采场上方同时存在崩落散体和充填法采场的条件下,研究了-500m水平采场采用无底柱分段崩落法采矿的回采顺序问题。由于矿体厚度较大、长度较长,回采顺序较多,通过对不同开采方案的数值模拟结果算出采场的围岩不稳定性系数,通过采场的稳定性情况对比分析,得出几种开采方案中方案一较优。     

某铁矿充填法开采的有限元分析

针对某矿山开采后稳定性受影响的问题,对矿体进行了三维弹塑性有限元分析研究,模拟了某铁矿原崩落开采及拟采用的充填法开采的过程,得到隔一采一全留矿石矿柱时所留的矿柱稳定,采高60 m时充填体稳定性较好,不同矿房矿柱尺寸时充填体内的屈服破坏区在较小尺寸时较小或没有,最后得出了优化的采场结构参数。     

崩落法转充填法采场隔离矿柱合理厚度研究

对于由崩落法开采向充填法开采转变的矿山,受崩落法开采的采动影响,其工程地质条件会变得相对复杂,围岩完整性及其稳定性相对较差,开采技术条件相对复杂。为确保矿山下步生产作业的安全,必须要在崩落法采场与充填法采场之间留设隔离矿柱。本文结合矿山实际工程地质条件,创新地采用了以考虑采空区顶板垮塌冲击动载荷的弹性小薄板理论为代表的多种理论分析方法确定了崩落法转充填法采场之间水平隔离矿柱的尺寸,采用结合矿山围岩移动参数和Bieniawski矿柱强度理论的方式计算了崩落法转充填法采场之间隔离间柱的尺寸,与此同时,采用Phase2二维数值模拟的方式对隔离间柱的尺寸合理性进行了验证,最终实现了矿山崩落法转充填法的顺利转型,在保证矿山下步安全回采的基础上,提高了矿石回收率,为矿山创造了一定的经济效益。     

程潮铁矿崩落法转充填法试验段采矿方法优选

为了顺利进行崩落法转充填法开采工作,程潮铁矿采用灰色关联分析法,依据分段留矿嗣后充填法、上向进路充填法、下向进路充填法3种优劣差别较小的备选充填采矿方案与理想方案和负理想方案的灰色关联度,构建各备选方案的灰色关联相对贴近度(GCRN),以灰色关联相对贴近度表征方案间的差距,进行采矿方法优选,得出最优方案为上向进路充填法。矿山试验段试生产情况表明,优选采矿法采场生产能力为1056t/d,损失率为7.8%,贫化率为4.8%,成本约为90元/t,满足矿山生产目标要求。     

程潮铁矿崩落法和充填法协同开采方案优化研究

程潮铁矿经过多年的生产,开采深度不断加深,选矿厂下的矿体越来越多。为了开采选厂下的矿体,同时保证选厂的安全和生产效率,采用崩落法和充填法协同开采-430~-500m矿体。为了研究东西区矿体开采的先后顺序,以及采矿方法回采顺序对选厂稳定性的影响。首先采用正交实验设计得到了9种开采方案,然后采用数值模拟得到9种开采方案关键点1的垂直位移以及关键点2的安全系数,最终得到方案4最优,并对方案4的采场稳定性进行分析,得到采场的稳定性满足安全要求。     

某矿山崩落法和充填法联合开采采场地压分析

某矿山采用无底柱分段崩落法和充填法联合开采。研究两种方法同时开采时采场地压的变化及采场稳定性问题,运用FLAC~(3D)数值模拟技术对该矿山采场地压的演化规律进行模拟研究并利用微震监测技术验证模拟结果。研究表明,该矿山上部矿体随着无底柱分段崩落法的进行,下部胶结充填体的稳定性得到显著提高,下部充填采场矿柱受力整体呈下降趋势,且无底柱分段崩落法开采结束后,下部充填采场矿柱的垂直应力下降了约35%。由此可见采用无底柱分段崩落法开采能有效缓解下部充填采场的地压,有利于提高采场的稳定性。     

程潮铁矿充填体下部崩落采场稳定性分析

程潮铁矿西区计划将矿柱回收采场由充填法转为崩落法开采,原充填采场结构复杂,造成其下方围岩应力分布不均,不利于开挖采准巷道的稳定性,故需对巷道开挖前后的围岩应力分布特征进行研究。采用室内相似模拟试验和数值模拟相结合的方法,分析了采准巷道开挖前后的围岩应力分布规律及巷道稳定性。研究表明：①由于原充填采场矿房矿柱采用间隔布置形式,导致其下方围岩应力分布紊乱,采准巷道开挖后局部存在拉应力,且应力集中现象明显;②充填采场下方围岩压应力达到崩落体下方的2倍,巷道开挖面临较高且不均匀的应力分布环境,可采取锚杆联系链技术进行支护,目前该支护方法在现场试验中已达到预期效果。研究结果对于程潮铁矿下一步开拓工程施工有一定的指导意义。     

基于突变理论的崩落法转充填法隔离矿柱安全厚度计算

崩落法转充填法开采过程中,合理确定隔离矿柱厚度对保证过渡采场安全回采具有重要意义。通过构建隔离矿柱力学模型,分析隔离矿柱破坏特征,建立了隔离矿柱的系统总势能关系式;基于突变理论,推导出隔离矿柱失稳的尖点突变模型;根据尖点突变模型失稳的充分条件和必要条件,建立了隔离矿柱安全厚度的计算模型。将此计算模型应用于研究鄂东某铁矿无底柱分段崩落法转充填法隔离矿柱厚度,理论计算的隔离矿柱厚度取值范围为15.49～19.36m。在数值模拟验证和工程试验生产中,取隔离矿柱厚度为17.50m时,隔离矿柱处于稳定状态。理论分析和验证结果表明,突变理论可解释隔离矿柱失稳的非线性动力学特征,隔离矿柱安全厚度计算模型可为工程设计提供一定的理论依据和工程指导。     

程潮铁矿充填体下部崩落采场稳定性分析

程潮铁矿西区计划将矿柱回收采场由充填法转为崩落法开采，原充填采场结构复杂，造成其下方围岩应力分布不均，不利于开挖采准巷道的稳定性，故需对巷道开挖前后的围岩应力分布特征进行研究。采用室内相似模拟试验和数值模拟相结合的方法，分析了采准巷道开挖前后的围岩应力分布规律及巷道稳定性。研究表明：①由于原充填采场矿房矿柱采用间隔布置形式，导致其下方围岩应力分布紊乱，采准巷道开挖后局部存在拉应力，且应力集中现象明显；②充填采场下方围岩压应力达到崩落体下方的2倍，巷道开挖面临较高且不均匀的应力分布环境，可采取锚杆联系链技术进行支护，目前该支护方法在现场试验中已达到预期效果。研究结果对于程潮铁矿下一步开拓工程施工有一定的指导意义。     

获各琦铜矿崩落法顶柱回收方案及优化

获各琦铜矿为经济合理回收1 630 m中段顶柱,对该中段041、051采场顶柱进行回收试验。结果表明,无底柱分段崩落法可经济安全高效的完成顶柱回收,但采用空场嗣后充填法配合沿走向布置的崩落法,比单一垂直走向布置的崩落法在中厚矿体的回收中更为合理。     

分段凿岩阶段嗣后充填法在金山店铁矿的试验研究

简要介绍了金山店铁矿采用充填采矿法的紧迫性以及进行试验矿块作业的必要性。根据试验矿块的开采技术条件,结合矿山目前的具体情况,选择分段凿岩阶段嗣后充填采矿法,并对采准切割、回采等采矿工艺进行了设计。最后,结合试验采场现场作业中遇到的问题,提出补强锚索预控顶支护的建议,保障了下部采场的正常作业,解决了从崩落法向充填法的过渡问题。     

张家洼铁矿崩落转充填采矿工艺及结构参数研究

随着绿色矿山理念的发展,崩落法矿山逐渐向充填法转型,隔离矿柱厚度和矿房参数对崩落转充填 后采场整体稳定性具有重要影响。针对张家洼铁矿无底柱分段崩落法转充填法问题,通过理论计算对隔离矿柱位 移进行求解获得保证下部充填采场稳定的隔离矿柱安全厚度。同时,利用 FLAC3D软件对不同矿房跨度和充填工 艺回采过程中的采场稳定性进行分析评价,确定最优采矿工艺和结构参数。研究表明：①12.5 m 厚隔离矿柱能够 满足过渡阶段采场稳定性;②15 m 矿房跨度顶板拉应力集中较大,且顶板位移显著增大,为了确保回采安全,优先 采用 10 m 矿房跨度,在顶板条件好的区域可以考虑采用 12 m 跨度;③采用 3 MPa、4 MPa 和 5 MPa 强度的人工假顶 均可保证下中段开采过程中采场稳定,因此可将 3 MPa 作为人工假顶的充填体强度标准;④阶段矿房内人工假顶 上部采用 1 MPa 充填体整体充填满足二步采充填体单侧揭露稳定要求,可降低原设计多次不同强度分层充填带来 的施工组织难度。     

程潮铁矿无底柱分段崩落法采场地压活动规律及冒顶机理的分析

通过对程潮铁矿东区无底柱分段崩落法开采地压活动规律的调查,分析了采场进路失稳的影响因素和冒顶机理,对采场进路的受力状况和上盘岩体的渐崩落过程进行了计算,为合理地控制地压提供了科学依据。     

程潮铁矿联合开采隔离矿柱合理厚度研究

程潮铁矿矿体随开采水平下降而逐渐西移, 导致选厂下保安矿柱的矿量逐渐增加。为了保护地表选厂同时尽可能回收矿石资源, 程潮铁矿采用充填法回收保安矿柱和无底柱分段崩落法开采塌陷坑下矿体联合开采回收-430~-500 m阶段矿体。为了防止两种采矿方法交界处的采矿活动相互影响, 采用数值模拟方法, 选取15 m、20 m和25 m厚度的隔离矿柱分别建立了联合开采数值模型模拟开采, 得到联合开采后地表沉降以及充填采场的安全系数, 并对其进行比较。结果表明, 隔离矿柱厚度为20 m时, 选厂地表监测点的沉降值较小, 充填采场安全系数较高, 能够满足选厂和充填采场安全性要求, 同时矿柱压矿量少, 经济效益较优。研究结果能够为矿山的实际生产提供一定的指导。     

张庄铁矿充填法开采顶柱安全厚度数值模拟研究

充填采矿法开采的矿山,最后一个阶段顶柱的合理厚度设置对于矿山安全高效至关重要。如若顶柱厚度太薄,易引发顶板破裂和垮塌,危害矿山人员安全;如若顶柱过厚,则会造成矿产资源的浪费。因此,通过数值模拟手段,基于位移场、应力场、塑性区及安全系数综合分析结果,对张庄铁矿充填法开采的顶柱安全厚度进行了研究,确定合理的顶柱厚度,即可保证开采的安全性,又兼顾了矿石回采的经济性。研究结果表明,根据矿房跨度的不同,可确定张庄铁矿充填采矿法开采的顶柱厚度为15～20 m,为类似矿山顶柱安全厚度确定提供一定的参考依据。     

程潮铁矿深部矿体分区开采方案优选研究

程潮铁矿一500 m中段矿体回采进入尾声﹐即将进入一570 m中段回采,针对一570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿一57o m中段、一675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响﹐借助 MIDAS软件建立三维数值模型﹐并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议。结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比,一570 m中段与一675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡。     

空场法转崩落法开采时的矿柱回采及覆盖层形成技术

针对空场法转崩落法开采矿山需要解决的关键问题--开采衔接、矿柱回采与覆盖垫层形成方式,采用数值模拟分析了下告铁矿单采场最大安全暴露面积和应力分布规律,制定了分区、分次采用超长水平深孔,以排距3～4 m,孔底距4.5 m的爆破参数在下盘进行顶柱回采及强制放顶的回采工艺,实现了空场转崩落开采的高效顺利衔接。     

某矿分段充填法采场结构参数优化及工程应用

采场结构参数既影响矿山的生产能力,又关系着开采安全。针对某矿分段充填法的采场结构参数采用数值模拟方法进行计算分析,优选安全合理的采场参数。以开采过程中顶板、上中段充填体及上盘围岩的变形特征为指标分析各结构参数下的采场稳定性,提出建议的参数。结果表明,当顶柱厚度为3m时,上盘揭露原岩与顶板交接处会产生塑性贯通区;当顶柱厚度为5m时,长度小于30m的采场顶板稳定性好;当顶柱厚度为7 m时,采场顶板均安全;长度为20～30m的采场上盘围岩最大位移量约为10mm,而40m长度采场其最大位移可达到40.0mm左右。按照优选的结果开展工业试验,结果表明,开挖后的采场顶板和上盘围岩能整体能保持自稳,稳定性较好。因此,建议顶柱厚度设计5m,采场长度选择30m。