大面积胶结充填体下覆盖层安全高效形成方法研究

针对某大型有色金属矿山下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法过程中覆盖层形成的难题,提出利用诱导冒落法使胶结充填体和顶板围岩自然冒落形成覆盖层的技术方案,并结合矿山实际确定出首采分段的合理位置。采用理论分析和数值模拟对胶结充填体和上部覆岩的冒落模式及机理展开研究,研究结果表明,矿山在利用诱导冒落法形成覆盖层时易突发直通地表的大规模冒落,从而引发冒落气浪筒流冲击危害,威胁到井下作业安全。研究得出,可以通过采取连续扩展诱导工程与均匀预留安全散体垫层等一系列措施来预防冒落气浪冲击危害,以保障工作面生产安全。最后,将该方案应用于生产实际,取得了良好的应用效果,可为类似矿山提供借鉴。     

诱导破岩采矿关键技术问题探讨

介绍了诱导破岩采矿的应用现状,分析了诱导破岩的机理和可冒性评估方法,提出将拉底等工程指标量化后引入可冒性评估方法的完善方案。按照诱导力的来源将诱导破岩分为内力诱导和外力诱导,提出调控采动应力诱导破岩矿块布置结构。指出诱导条件下矿岩冒落响应规律和冒落块度是诱导破岩理论研究的核心问题,分析拉底参数、辅助诱导工程、放矿控制等因素对冒落响应规律和冒落块度的影响机制,提出离散元和有限元软件耦合模拟、利用辅助诱导工程监测的冒落响应规律和冒落块度研究方法。对完善诱导破岩理论,提高诱导破岩法的认知度,指导工程应用具有重要意义。     

联合采矿法回采挂帮矿时采空区的临界冒落跨度研究

露天转地下过渡期挂帮矿开采方法有多种,其中联合开采是解决过渡期产量平衡的有效方法。使用联合采矿法会形成非连续的采空区,这些采空区将影响矿山的安全生产,因此,需要研究安全合理的空区处理方法,诱导冒落法是近几年兴起的一种新型空区处理方法,采用诱导冒落法时需要提前确定采空区的临界冒落跨度和散体垫层的安全厚度,文章结合某铁矿挂帮矿体的实际情况,首先利用解析法计算出空区的临界冒落跨度和散体垫层安全厚度,然后通过数值模拟对矿柱回采过程中空区顶板围岩的位移、应力进行分析,补充验证了采空区的临界冒落跨度,并证明了采用此方案处理采空区的可行性,对矿山的生产施工具有一定的指导意义。     

柏杖子金矿多空区残矿开采技术研究

柏杖子金矿100-9#矿体为残矿,内部存在多个空区,矿岩稳定性差,岩移危害大,遗留有大量矿石散体,致使矿体回收困难。为此,提出多分段与底部双堑沟协同拉底的诱导冒落法回采方案,在分析矿岩可冒性、临界冒落跨度和冒落高度随采深的关系的基础上,结合矿体赋存特点及矿石流动特性,给出了诱导工程参数及爆破参数;采用矿体中部做切割向两端退采的方式,在满足上分段回采工作面超前下分段6~8个步距前提下,各分段拉底巷道同时施工,逐次诱导上部待冒矿体,由双堑沟整体回收,同时选用喷锚网联合支护方式,冒落垫层取3 m,可安全、经济、有效地回收残矿。     

姑山矿业公司后和睦山矿段开采方案研究

根据马钢姑山矿业公司后和睦山矿段的矿床开采技术条件,确定无底柱分段崩落与诱导冒落相结合作为和睦山矿体首采段的采矿方法,双工作面回采诱导冒落法为其采矿方案。采用较大结构参数（-150 m分段采场结构参数为15 m×12.5 m,-162.5 m分段采场结构参数为12.5 m×12.5 m）与诱导冒落技术,确定了采准工程施工顺序和回采顺序并进行了试验采矿工程,对松软矿岩采准巷道提出掘支技术措施,保证了采矿工作的顺利进行。     

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。     

诱导冒落处理采空区技术适用条件分析

诱导冒落是通过拉底及辅助诱导工程,诱导顶板岩体冒落,具有效率高、成本低等优点,已逐渐应用于采空区处理。通过诱导冒落成功应用案例,并基于岩体基本质量分级和Mathews稳定图法分析了诱导冒落矿山的矿岩稳定性和空区可崩性,得出诱导冒落处理空区的适用条件:空区围岩稳定性级别为中等稳固及以下为宜,初始空区可通过进一步回采或者崩落空区间柱进行空区扩展,最终形成的空区在马修斯稳定图上的崩落概率要高于80%,且地表允许崩落。研究成果对完善空区处理体系,推广应用诱导冒落技术具有理论指导和借鉴意义。     

厚、硬顶板采场覆岩动态变化规律研究

基于采场覆岩的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数服从Weitul分布的假设,建立厚、硬板条件下采场的有限元计算模型,用岩石破裂分析系统(RFPA),模拟不同开采方式的覆岩冒落与支承压力的动态变化规律,计算结构显示厚、硬顶板冒落模式有三种:(1)拱形破断与冒落;(2)短块状破断与冒落;(3)大块破断与冒落.这对研究厚、硬顶板开采工艺和设备的选型有重要的参考价值.     

厚、硬顶板采场覆岩动态变化规律研究

基于采场覆岩的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数服从Weitul分布的假设，建立厚、硬板条件下采场的有限元计算模型，用岩石破裂分析系统（耐），模拟不同开采方式的覆岩冒落与支承压力的动态变化规律，计算结构显示厚、硬顶板冒落模式有三种：（1）拱形破断与冒落；（2）短块状破断与冒落；（3）大块破断与冒落。这对研究厚、硬顶板开采工艺和设备的选型有重要的参考价值。     

和睦山铁矿倾斜厚矿体诱导冒落规律研究

针对和睦山铁矿破碎倾斜厚矿体双工作面诱导冒落法开采条件,对下位工作面矿岩冒落规律进行了研究。通过建立修正冒落拱力学模型,对冒落拱跨度和高度的关系进行了分析,在现有开采跨度条件下,下位工作面矿体具有良好的可冒性。并对下位工作面开采过程进行数值分析,结果表明,开采跨度直接影响冒落进程,冒落拱高度随开挖跨度的增加而增加。当冒落拱高度达到上盘围岩后,冒落拱沿矿岩界线向下盘方向倾斜,当开挖跨度大于上盘围岩临界冒落跨度时,冒落拱垂直向上盘围岩扩展,模拟结果与现场冒落过程的监测结果相一致。并根据这一规律提出了加速下位工作面上盘围岩冒落的回采顺序和出矿措施,对提高下位工作面的安全性和回采指标具有重要意义。     

崩落法深部开采岩移及地表塌陷规律分析研究

大红山铁矿为国内规模最大的地下开采矿山之一,其主采区无底柱分段崩落法结构参数为国内领先,大规模深部开采导致各采区之间应力较为复杂。针对大红山铁矿硐室爆破冒落上覆岩层后,崩落法深部开采引发的岩层移动及地表塌陷规律展开研究,总结地表塌陷区沉降及其裂缝的发展过程,系统分析了深部开采对地表沉降及开裂的影响,得出了岩移导致的陷落角。通过地表沉降及相关井下地压监测数据分析,得到了硐室爆破后,塌陷区地表及井下岩层趋于稳定的结论,表明崩落法上覆岩层冒落对于缓解深部开采高应力、保证足够覆盖岩层厚度、控制岩层移动具有重要作用。     

放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现影响分析

为了研究放煤工艺对浅埋深综放工作面矿压显现规律的影响,将酸刺沟6上105-2综放工作面在回采过程中不放煤时与放煤时的矿压显现进行对比,分别从周期来压步距、初撑力、末阻力、支架前后柱受力等方面分析了2个不同期间的矿压显现特征,得出了6上105-2浅埋深综放面不放煤与放煤期间矿压显现的区别,掌握了放煤工艺对浅埋深综放工作面的矿压显现规律的影响。     

拉底诱导的岩体崩落过程区数值模拟

拉底是自然崩落法最灵活,最具有主动性的人为控制崩落的因素,它通过直接或间接地改善岩体的可崩性,达到诱导持续崩落和降低矿岩大块率的目的。文中基于受拉条件下,岩体崩落是脆性破坏的事实,建立受拉条件下岩体崩落过程区损伤模型,作为岩体的崩落模型,将其嵌入到ANSYS后处理程序中,实现崩落过程区的自动搜索。以金川三矿区自然崩落为例,模拟分步拉底条件下,崩落过程区动态发展,界定了崩落区与损伤区,得出一些非常有指导意义的结论。     

自然崩落法在厚大破碎矿体中的应用

自然崩落法是云南省某铜钼矿成本最低的一种地下采矿方法。利用岩石质量指标（RQD）以及岩体自重应力场这2个指标对矿体的可崩性进行研究,确定了采用自然崩落法进行矿体的开采;采用浅孔与中深孔相结合的落矿方式进行出矿,另外采用锚喷支护、支设原木支架以及优化拉底结构相结合的方式进行地压控制;提高了矿岩的自稳性,增加了顶板和上盘围岩允许暴露面积,提高了放矿效率,增强了采矿作业的安全性,增强了地压控制、施工及供矿等方面的管理经验。     

国内自然崩落法可崩性研究与应用现状

自然崩落法可崩性研究经历了从单因素到多因素、确定性向非确定性综合评价的发展过程。文中总结了矿岩可崩性评价方法和参评指标，及其在不同工程地质条件下的应用现状。我国自然崩落法可崩性研究实践表明，从硬岩、破碎矿体到粉矿的矿岩可崩性评价形成了一套比较完善的体系。     

自然崩落采矿法技术应用探讨

自然崩落法是成本最低的一种地下采矿方法。目前全世界自然崩落法的日产量已超过50 000 t,是一种大规模和低成本的采矿方法,其生产能力大,便于组织管理,作业安全,开采成本低,具有广泛的应用前景。     

自然崩落法矿岩质量三维数字化评价方法

针对传统以岩体构造调查或岩石力学试验处的局部RMR 值来近似表征整个区域矿岩质量存在的片面性、经验性等缺点, 提出了一种矿岩质量三维数字化评价方法。该方法以钻孔和岩体原位调查数据为基础, 选取岩石单轴抗压强度、岩石质量指标、节理间距、节理条件和地下水条件作为矿岩质量评价指标, 研究各指标的空间变异特性, 基于区域化变量最优估值理论及RMR评价体系, 将各指标插值到离散后的矿岩空间, 建立起评价区域矿岩质量的三维数字化模型。最后以该模型为基础, 应用Laubscher崩落图对矿区初始和持续崩落水力半径进行预测。该方法在普朗铜矿的应用实践表明: 普朗铜矿平均RMR值为42.27, 矿岩可崩性为较好~好, 持续崩落水力半径为21.6~22.6 m, 与生产实际相符, 为普朗铜矿采用自然崩落法进行大规模开采提供了支撑和依据。     

大间距无底柱分段崩落法开采稳定性分析

无底柱分段崩落法的产量在地下铁矿开采过程中占总产量的85%以上,小尺寸的采场结构参数在一定程度上限制了该采矿方法的开采效率,制约矿山经济发展。从放出体空间排列优化、爆堆体与放出体吻合度等角度,对比分析高分段结构和大间距结构两种大结构参数方案在无底柱分段崩落法开采中的适用性,认为大间距无底柱分段崩落法能够大幅降低采掘比,改善采场地压环境,控制矿石损失贫化,降低采矿成本,更有利于提高经济效益。并结合矿山开采实践,采用FLAC3D软件对大间距无底柱分段崩落法进路开采的围岩应力及位移变化进行模拟分析,结果显示安全稳定性满足生产要求,验证了大间距无底柱分段崩落法开采的可行性和经济性。     

地下金属矿山崩落采矿法岩层移动规律分析

针对地下金属矿山的岩层移动问题，以国内无底柱分段崩落法矿山为例，进行岩层移动规律调查分析。调查结果表明，由于地下金属矿床复杂多变的地质、采矿条件，使得采矿岩层移动预测存在很大的不确定性。