朱兰铁矿露天转地下协同开采方案探索

我国大部分露天铁矿山正在陆续或己经转入地下开采,在露天转地下开采的过渡期,矿山产量衔接困难致使出现减产或停产过渡现象,严重制约矿山企业的发展。以攀枝花铁矿为研究对象,提出分区开采、协同开采的露天转地下开采方式,论述了露天转地下协同回采顺序、协同开拓运输系统、协同安全防护、协同形成覆盖层等理论方法,充分发挥露天与地下开采的工艺优势,提高过渡期矿石产量,实现露天转地下的平稳过渡。     

露天地下楔形过渡协同开采技术研究与分析

对于进入开采末期的特大型深凹露天矿山,在由露天开采经转入地下开采时,会面临产能接续困难和安全生产条件差等问题。利用露天与地下开采的工艺优势构建楔形过渡协同开采模式,并对协同采准和诱导崩落首采区的技术要点进行梳理,在大孤山铁矿进行验证。结果表明,楔形过渡协同开采技术能保持矿山产能稳定,对实现特大型铁矿山露天转地下开采安全稳定发展效果显著。     

石碌铁矿露天转地下协同开采的实践

为了解决石碌铁矿露天转地下开采过程中稳定生产、采场地压管理、采场防汛抗洪等问题,矿山采用自然崩落和回填覆盖岩层来管理地压、采取“截、疏、挡、排、防”的措施治理矿井涌水,实施露天与地下协同开采,有效地防止了涌水对采矿生产的影响、保证了原矿产量的平稳过渡。     

小汪沟铁矿露天转地下覆盖层形成方法研究

小汪沟铁矿在露天转地下开采过程中,采用诱导边坡岩体自然冒落的方法形成覆盖层,有效地扩展了露天与井下同时生产的空间条件,实现了露天转地下增产衔接。详细介绍诱导冒落方案、工艺技术与实施效果,并分析了影响冒落进程的主要因素。     

建龙铁矿露天转地下过渡期联合开采方案研究

建龙铁矿正处于露天开采、地下一期斜井开采、边角矿平硐开采，以及地下二期工程建设共同存在的过渡时期。根据矿山开采现状和稳产过渡要求，提出了5种过渡期联合开采方案。经过技术经济分析比较，推荐建龙铁矿采用露天扩圈开采、不改造斜井、主副井分期建设、先期副井提升210m水平矿石的联合开采方案。     

大孤山铁矿楔形转接过渡露天地下协同开采模式研究

为解决露天转地下过渡期的产能衔接问题,以大孤山 铁矿为工程背景,采用楔形转接过渡露天地下协同开采模 式,通过地下开采挂帮矿弥补过渡期露天产能的不足。为 此,优化了露天开采的最终境界,研究了挂帮矿的开采时间 及诱导冒落工艺,并在此基础上,分别设计了小孤山采区和 大孤山采区的露天地下协同开采方案,小孤山采区过渡期总 产能为 620 万t/a左 右,大 孤 山 采 区 过 渡 期 总 产 能 为 900 万t/a左右。理论研究和实践表明,楔形转接过渡露天地下 协同开采模式能够满足大孤山铁矿过渡期的产能需求,实现 矿山的稳产过渡。     

深凹露天矿转地下过渡期挂帮矿安全高效开采方法研究

露天矿在回采末期由露天转向地下开采过程中通常会面临减产过渡的问题,矿山一般会在此期间回采挂帮矿以补充产能,传统的挂帮矿回采方法存在安全性差、效率低及产能低等一系列问题,难以从根本上扭转减产过渡的困境。以某深凹露天矿转地下开采为工程背景,在综合分析挂帮矿分布位置、开采条件及矿岩特性的基础上,提出在过渡期利用诱导冒落法率先回采该矿南帮挂帮矿的技术方案,通过控制回采顺序诱导失稳边坡滑向采空区而不冲至露天坑底,以确保坑底露天采矿的安全性,从而在过渡期实现露天与地下安全高效协同开采,达到稳产甚至增产的建设目标。最后,利用数值模拟方法对南帮挂帮矿的诱导冒落回采方案进行了数值模拟研究,研究结果表明,在深凹露天矿条件下利用诱导冒落法回采挂帮矿是安全可行的。     

小汪沟铁矿露天转地下分区高效开采技术

针对小汪沟铁矿上部矿体规模较小、露天转地下自由作业空间小、首采矿段的回采工作面不够充足、难以实现设计产能的问题,在分析矿岩可冒性以及矿体赋存条件的基础上,提出了基于岩体持续冒落面积的3分区开采方案,并依据顶板围岩冒落范围以及岩移影响范围分析了分区开采的安全条件。该方案在确保生产安全的前提下,将小汪沟铁矿的地采产能由设计的100万t/a提高到280万t/a。生产实践表明,利用顶板围岩的冒落特性提出的多分区开采技术,扩展了露天和地下同时开采的作业空间,不仅实现了小汪沟铁矿露天转地下产能的大幅度提高,也实现了安全高效的开采目标,同时也为类似铁矿山实现高强度开采提供了有效途径。     

露天转地下开采过渡期增产衔接技术研究

针对常规方法较难实现露天转地下开采过渡期增产衔接的问题,以小汪沟铁矿露天转地下开采为例,采用诱导岩体自然冒落形成覆盖层的方法,缩小了露天与地下生产的相互影响范围,延长了露天与地下同时生产的时间。通过优选露天与地下开采工艺,按便于矿石回采和效益最大化原则确定露采最终境界,并采取措施加快地下采矿进程,实现了露天转地下开采过渡期产量的逐年大幅度递增。     

高危空区群下地下转露天协同开采技术研究

柿竹园矿地表塌陷给井下生产带来了一系列难题,如地表泥水混入井下导致矿石贫化且影响选矿,塌陷区北部和东北部高陡悬崖导致地表滚石和滑坡显现,塌陷区南部形成大跨度悬臂空区,不稳定间柱与 大采空区形成高危空区群、含矿大块堵塞出矿巷等。根据矿山现场调研、实测绘图和岩移研究,通过3Dmine软件建模,精准划分了塌陷区、过渡型空区、高危明空区、外围空区等。为解决该矿生产难题,提出了井下 与露天协同开采技术方案：首先采用低品位矿石充填塌陷区周边的高危空区群;再禁止塌陷区南部井下采出矿石,并在地表采用深孔爆破技术崩落悬臂矿岩;然后对塌陷区北部和东北部高陡悬崖实施地表削坡剥离和 利用低品位矿石回填塌陷区;最后在6~8 a内由地下开采过渡到露天开采,并探索性回采塌陷区内的巨块矿石。为减少前期剥离投入、缓解剥离境界外修路难的问题,结合环山贴坡布置螺旋型阶梯状剥离台阶、道路融 入山坡剥离境界等思路,利用3Dmine软件建模研究,优化确定了720剥离境界。同时,通过生产计划上图标识,及时更新协同作业区,实时微震监测地下采区和GPS监测塌陷区岩移等技术措施,实现了矿山协同开采的 动态监测与预警。研究表明：所提出的优化剥离境界思路和一系列露天与井下协同开采技术方案,解决了该矿当前的生产难题,为该矿露天与井下协同作业提供了安全保障,可为类似矿山提供有益参考。     

无底柱分段崩落法在露天转地下矿山的应用研究

融冠铁锌矿为露天转地下开采矿山,结合其工程地质情况,对无底柱分段崩落法在此矿山的应用进行了研究,针对正在回采的两水平对无底柱分段崩落法的结构参数进行了介绍,并对边孔角度、阶段高度等参数进行优化,降低了大块率和损失贫化率,取得了较好的经济效果。     

露天转地下开采围岩稳定性数值模拟分析

采用有限元数值模拟方法,研究露天转地下开采中次生应力对巷道围岩稳定性影响。分析结果表明,水平应力对围岩稳定性有重要影响,侧压系数大于0.5,水平应力对围岩产生不利影响;侧压系数大于2.0,不利影响迅速扩大。围岩中存在铰接拱结构,围岩体通过这种结构来承担上部荷载。     

某矿露天转地下顶柱安全厚度研究

以某矿为工程实例,根据矿区的水文地质情况、矿岩的物理力学性质等,运用鲁佩涅伊特理论计算法、结构力学梁法、厚跨比法等进行顶柱安全厚度计算,并对计算结果和三维数值模拟的结果进行对比分析,得出该矿露天转地下时境界顶柱安全厚度与采空区跨度之间的关系,这对指导该露天矿的生产以及维护作业人员和设备的安全具有十分重要的意义.     

露天转地下开采过渡期采矿方法及安全问题研究

露天转地下开采的矿山,在过渡时期遇到的许多技术问题,需要进行大量的科学技术研究。而过渡期关键的问题是采矿方法及安全问题的研究。在总结了当前相关科学技术研究后提出了新的方法。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

露天转地下开采覆盖层形成泥石流原因的研究

我国许多露天转地下开采的矿山均面临一个共同的问题,即覆盖层的安全问题。通过相似材料的物理模型试验,得出了覆盖层散体是泥石流形成的原因。随着矿体的放出,覆盖层中内部结构发生变化,即覆盖层中小块的颗粒要比大块的颗粒移动的快,使得颗粒间随覆盖层深度的增加越来越致密,渗透系数越来越小,当覆盖层承受不了散体中的水的压力时,会产生突发性的泥石流。     

杏山铁矿露天转地下覆盖层形成方法

以杏山铁矿为研究背景,结合矿山实际情况,基于随机介质放矿理论的覆盖层结构优化理论与露天转地下覆盖层回填自然分级理论,确定了杏山铁矿能满足防损失贫化、防冲击地压、阻滞水作用、减少漏风防寒保暖,可形成挤压爆破和端部放矿条件等安全功能的覆盖层厚度为45 m,形成方法为高台阶一次翻卸,并制定了详细的方案与技术保障措施。取得以下主要结论:①杏山铁矿覆盖层分整体下移层和流动层2层铺设,流动层回填废石粒度不小于20 mm,100 mm以上的粒度含量不小于40%,厚度不小于20 m。②整体下移层回填废石小于5 mm与大于5 mm的粗颗粒比例为3∶7,厚度不小于25 m。杏山铁矿实施覆盖层后的井下漏风率、矿石贫化率、井下泥石流和渗漏时间等指标评价数据良好,对类似矿山有指导借鉴意义。     

露天转地下开采覆岩采动响应的坡角影响效应研究

以某矿山露天转地下开采为背景,研究了不同边坡坡角影响下采场上覆岩体的采动响应特征,以揭示覆岩采动响应的坡角影响效应。结果表明,采场内部应力随着矿体开挖推进不断进行重新分布,并持续沿矿层倾向向前方岩体动态转移,在前方形成应力增压区,最终达到新的平衡; 坡高一定时,坡角过大或过小都不利于覆岩的稳定,而是存在一个较为合适的中间值,45°坡角时,采场覆岩比35°和55°模型应力及位移沉降更小,但塑性区发育不及35°及55°模型充分。建议露天开采完后对边坡进行削坡处理,以控制边坡角度45°,然后再转入地下开采。