深部坚硬磷矿体松动区监测与分析

在深部硬岩矿山进行非爆破机械化开采时,受高地应力和开挖条件影响产生的矿体松动区范围直接影响到机械刀具的破岩效率。为探究深部坚硬磷矿体松动区分布规律,在贵州磷化马路坪矿开展松动区监测,为非爆破机械化开采提供采矿参数设计依据。监测过程中,采用高清数字钻孔电视拍摄矿体内钻孔壁的视频图像,通过图像分析软件,确定在矿柱上规则分布的18个监测孔内的松动区厚度,并进一步获得松动区范围轮廓。监测结果表明:矿柱平均松动区厚度为2.59m,可以满足非爆破机械化开采的要求;通过人工诱导工程,可以扩大松动区范围,有效提高机械开采的效率;松动区内矿石开采完成一定时间后,在高地应力的作用下会产生一个新的松动区,有利于非爆破机械化开采的连续进行。     

缓倾斜中厚磷矿Ⅱ矿层综合机械化采矿技术可行性研究

为解决目前地下缓倾斜中厚磷矿开采机械化程度低、资源回收率低等问题,根据矿层赋存状况及顶底板的条件,从矿体赋存条件及矿体强度特征探讨了综合机械化开采技术在磷矿中的可行性,研究了机械在深部高应力下的破岩机理,最后探究了综合机械化采矿技术及工艺在该矿层的具体应用。     

基于离散元的地压诱导破裂机理研究

用3DEC离散元数值模拟软件为深部硬岩矿床建立矿体模型,结合工程实际提出了在矿体中开挖巷道诱导矿岩致裂以实现矿体非爆连续开采。对诱导致裂巷道竖向、水平两种开挖形式进行了开挖模拟,模拟结果显示,竖向开挖比水平开挖利用地压诱导致裂矿岩的效果更好;掘进机上下分层开挖巷道时,先开挖下部的位移量较大,为7~9mm,塑性区主要集中在巷道两帮,主要以剪切、拉伸破坏为主,更容易利用地压破岩,研究成果成功地在开阳磷矿进行了深部高应力硬岩矿床非爆连续开采。     

多层缓倾斜矿床回采沿脉巷道应力分布特征及其卸压方法*

以上横山多层含钒页岩矿床为对象,研究了层间交替嗣后充填回采条件下沿脉巷道应力分布特征及其卸压技术。采用phase₂软件,模拟开采中段10个回采时步沿脉巷道的应力和收敛偏移的变化。在盘区回采中,回采矿房下方沿脉巷道围岩应力较其他区域高3.19%(平均);高应力状态集中于巷道顶板和底板,在不同时步范围分别达51.61%~58.14%和26.19%~54.54%。设计了卸压钻孔和卸压短巷缓解巷道高应力状态,较同一时步未卸压时,沿矿体倾向布置卸压孔、垂直矿体倾向布置卸压孔、近矿体侧帮布置卸压短巷和远矿体侧帮布置卸压短巷使巷道高应力区域分别降低了56.86%、56.27%、47.48%和7.03%(平均值),巷道稳定性得到了保证。在高应力状态沿脉巷道卸压时,应使钻孔卸压沿矿体倾向布置和卸压短巷近矿体侧帮布置,减少巷道高应力区范围。研究结果可为矿山开采地压管理提供可靠的依据和决策参考。     

高应力破裂矿柱阶梯式诱导崩落法回采实践

铜坑矿以采富留贫的方式对92~#矿体进行回采,在高地压应力、多次开采扰动和空区冒落的影响下,预留的大量不规则矿柱大多呈破裂、不完整状态。矿柱群Ⅱ采区是高应力破裂矿柱的典型代表,由于多分层采准工程同时施工,严重削弱了矿柱的完整性,诱发区域性地压活动,大部分采准工程被破坏。针对矿柱群Ⅱ采区采准工程遭地压破坏的情况,通过对地压监测数据、各区域破坏类型进行系统分析,运用原地碎裂爆破技术,对高应力矿柱进行泄压,改善矿柱内部的应力环境,布置阶梯式出矿底部结构,大面积拉底,诱导顶部矿体垮落,实现破裂矿柱诱导崩落,矿石回收率达75%,贫化率为19.5%,取得了良好的开采效果。     

地下矿体连采顶板控制技术研究

低品位贫矿体地下连续开采技术是实现矿山高效生产的采矿方法，其中顶板控制是该采矿方法的关键技术之一。利用相似材料模拟试验和FLAC-3D研究方法，对某有色金属矿山厚大、低品位的3#矿体的地下连续开采进行了系统研究，包括矿体顶板自然崩落性、顶板人工诱导崩落时序系统以及开采过程中顶板应力变化规律的研究。研究结果表明，3#矿体顶板初次垮落步距为96 m，顶板自然崩落性较差。采用顶板人工诱导崩落技术，在顶板切割诱导槽进行诱导放顶，合理地布置矿体开采和顶板崩落之间的时间和空间顺序，使采空区顶板随矿体开采逐步垮落，能够保证矿体的安全回采。顶板应力随开采过程呈现逐渐升高的趋势，顶板垮落前应力值降低，但应力变化幅度不大。研究证实，采用顶板人工诱导崩落技术对连续开采的地下矿体顶板可以进行有效控制。     

深部磷矿冒顶影响因素分析及预防——以湖北某磷矿山为例

针对深部磷矿开采过程中高应力冒顶现象突出,严重影响矿井安全高效生产的问题,通过文献研究、现场调研与理论分析,对湖北某深部磷矿区东部矿段矿体冒顶现象特征、影响因素进行深入系统的研究,并提出了适应性的预防控制措施。结果表明：湖北某深部磷矿区东部矿段矿体冒顶现象主要集中在东西向巷道拱顶、拱肩处。地质、施工、顶板管理等三方面是湖北某深部磷矿区东部矿段矿体冒顶现象的主要影响因素。在致灾原因研究基础上,提出了工作面开采全过程的冒顶现象适应性防治措施,具体为：选择合理的采矿方法和回采顺序;选择合理的支护方式;加强对顶板浮石的检查与处理;采用合理的地压监测手段;加强顶板管理。研究成果可为该磷矿山及类似条件的磷矿山地下开采工程的顺利建设和安全生产提供借鉴。     

胶结充填体的稳定性

诺里尔斯克矿冶公司“十月”矿采用垂直分条下向和双向分层全面法回采矿石。所用的回采工艺的特点是:沿矿体顶板超前切割并且使用胶结充填料充填切割巷道(见图)。沿矿体顶板超前切割是减轻下部矿体边界部分的载荷,防止地压显现的一种手段。切割巷道由充填体的下部分层用作开采下部矿石时回采巷道的人工顶板。在人工顶板下面回采矿石时,复杂的技术问题之一是要保证充填体暴露面的稳定性。在大规模生产的条件下,保证充填体暴     

基于超声波实测的巷道围岩裂缝扩展和强度演变规律研究

基于对山东郓城煤矿巷道围岩体超声波波速的现场持续测试,研究巷道围岩体在开挖过程中裂缝扩展形式及其对围岩强度演变的影响.研究成果表明,巷道围岩体在开挖卸荷和应力分布不断调整的过程中,根据破裂区形成的时空效应,可将巷道围岩体由浅至深分为快速破裂区、渐进破裂区和稳定区.渐进破裂区的动态变化反映了巷道围岩体裂缝扩展的过程,即围岩体的破坏主要以裂缝扩展的单源破裂形式和双源破裂形式进行,且双源破裂是2个或多个破裂源共同作用的结果.围岩的双源破裂增大了围岩体强度衰减的程度,其强度演变曲线与传统研究成果存在一定差异,通过采用FLAC3D软件对强度衰减与不衰减模型进行对比,发现衰减模型后期应力环境更差,围岩承载力弱,对于认识巷道围岩强度分布规律和巷道围岩稳定性控制具有指导意义.     

缓倾斜多层复杂沉积型磷块岩矿体采矿方法研究

根据某磷矿矿区缓倾斜复杂多层沉积型磷块岩矿体的具体特点以及矿山生产情况,对其进行采矿方法研究,提出了几种适合此类矿体开采的采矿方法,经比较优选出适用于矿体开采的预控顶机械化高效分层掘进式房柱采矿法,为国内其他类似开采技术条件的矿体提供借鉴。     

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。     

国内外倾斜中厚矿体的开采现状和发展趋势

倾斜中厚矿体的开采是国内外矿山开采中普遍存在的一个技术难题。对国内外倾斜中厚矿体的开采现状进行了总结,并研究了其开采特点和发展趋势。介绍了国内倾斜中厚矿体多采用空场法回采、机械化程度低、矿石回收率低,国外以充填法为主、机械化程度高、资源回收率高,但成本也很高的现状。提出了倾斜中厚矿体应向机械化程度高、高效率、高回收率、低成本的方向发展。     

国内外倾斜中厚矿体的开采现状和发展趋势

倾斜中厚矿体的开采是国内外矿山开采中普遍存在的一个技术难题。对国内外倾斜中厚矿体的开采现状进行了总结,并研究了其开采特点和发展趋势。介绍了国内倾斜中厚矿体多采用空场法回采、机械化程度低、矿石回收率低,国外以充填法为主、机械化程度高、资源回收率高,但成本也很高的现状。提出了倾斜中厚矿体应向机械化程度高、高效率、高回收率、低成本的方向发展。     

用脉内脉外联合采准嗣后充填法开采某磷矿中厚急倾斜矿体

目前某磷矿采用锚杆护顶分段空场法开采,但由于矿体地质条件发生变化,矿体由倾斜变为急倾斜,故原采矿方法不再适用。根据中厚急倾斜矿体的开采技术条件,研究采用脉内脉外联合采准嗣后充填采矿法进行生产。实践表明:该方法具有分段少、生产能力大、机械化程度高、人工劳动强度低等特点,可实现安全、高效开采。     

基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控研究

随着浅层磷资源的逐步枯竭,磷矿山企业逐步转向深部开采,然而深部磷矿开采中的岩爆灾害突出,对井下人员和设备造成了严重的安全隐患。以某磷矿深部开采中呈现的岩爆现象为例,结合工程开挖环 境与开挖工况,引入“协同开采”理念,从应力转移、应力防控和岩性改善的角度对深部磷矿岩爆防控进行了研究。结果表明,①井下岩爆主要表现为开拓巷道掌子面附近的即时型岩爆和巷道交叉处及采区矿柱中上 部的滞后型岩爆;②对采场切割巷道掌子面附近采取“品”字形错位布置和泄压挂网的主动防护方式,可有效降低岩爆产生烈度和岩爆发生次数,并对岩爆瞬间飞溅碎屑进行阻拦;③通过优化矿区尺寸,采用间隔错 位开采方式优化回采工艺,并进行采区充填,可有效降低开挖引起的采区应力集中程度,从而在控制工程成本的同时降低作业现场安全隐患程度。基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控思路的提出,对于确保磷 矿深部安全高效开采具有一定的借鉴意义。     

不同开采矿层数目深部磷矿体地下开采矿压活动规律的FLAC~(3D)数值模拟研究

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿2号坑口北采区深部矿体为研究对象,通过FLAC3D数值模拟分析,对其深部矿体地下开采过程中,不同开采矿层数目条件下磷矿地下开采过程中采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律进行系统研究。研究结果表明,1)沿矿体倾斜方向,采场覆岩矿山压力可划分为采空区前方原岩应力区、采空区前方支承压力增压区、采空区上方及附近区域的卸压区、采空区后方应力降压区、采空区后方应力稳定区、采空区后方支承压力增压区、采空区后方原岩应力区等七个区域,伴随着采场的开挖推进,上述七个区域发生复杂动态变化直至平衡;2)与单层矿开采相比,双层矿开采完毕后,采场覆岩矿压显现特征更为明显,但矿压活动整体上趋于缓和。相关结果可为云南磷化集团有限公司所属矿山及类似条件的磷矿山地下开采工程提供一定的参考依据。     

西石门铁矿北区高应力破碎矿体崩落法开采技术

西石门铁矿北区新探矿体为缓倾斜破碎厚-中厚矿体,且地压显现严重,属于极度难采矿体。矿山采用无底柱分段崩落法开采,开采中存在设备运行不畅、采场结构不稳、巷道破坏严重等问题。为缓解高应力破碎条件带来的开采问题,从设备选型、采场结构参数确定、巷道布置方式及回采顺序、支护措施等方面对回采技术进行了改进。在确保设备运行顺畅的前提下,确定了软弱围岩条件下铲运设备需由1.5 m³增大至2 m³,巷道断面尺寸应由3 m×3 m增大至3.2 m×3.1 m;综合考虑巷道稳定性、矿体条件、凿岩能力、满足放出体发育等条件,确定了采场结构参数为分段高度13 m、进路间距12 m;以适应地压活动规律为原则确定了回采进路以垂直走向布置为佳,开采顺序为从已采矿体边界向上盘退采;分析了地压严重以及开挖后易短时间冒落的围岩支护要求,提出了超前锚杆+U型钢拱架的支护措施;根据散体流动参数确定了最小边孔角为50°,根据出矿口废石的出露位置将崩落步距调整为1.6 m。上述参数和支护措施在西石门铁矿北区高应力破碎矿体开采过程中得到了成功应用,增强了无底柱分段崩落法开采该类矿体的适用性。     

软化与膨胀作用下深部巷道围岩黏弹塑性分析

随着煤矿开采的逐渐加深,深部高应力巷道围岩表现出典型的应变软化、破裂膨胀及流变特征.通过建立线性软化模型,进行黏弹塑性力学分析,确定了深部巷道围岩的应力、位移和破裂区半径.以山东省郓城煤矿井底车场泥岩段巷道为研究背景进行实例计算,得出了破裂膨胀和线性软化作用下围岩的变形破坏特征.结果表明:软化和破裂膨胀对巷道的周边位移和破裂区厚度都有显著影响;耦合作用下,围岩的变形和破碎比单因素作用下更加严重;其中线性软化对巷道稳定性的影响比破裂膨胀更大.并通过现场实测,将结果与理论值进行对比,验证了计算的正确性.     

深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。     

浅析磷矿地下工程变形破坏与岩体结构关系

通过对勉县磷矿地下工程变形破坏与岩体结构关系例证收集分析,主要影响磷矿井下巷道变形破坏是散体结构、破裂结构、层状破裂结构三种类型,并采取相应的对策。为今后面对地质条件复杂岩体中快速掘进及支护提供科学依据,为磷矿开采提供可靠的技术保障。