低贫化放矿矿石覆盖层合理厚度研究

预留矿石作为覆盖层是实现低贫化放矿的途径之一,为了使其降低矿石损失贫化的作用得以充分发挥,有必要对其预留厚度进行进一步研究。基于低贫化放矿原理,以纯矿石放出体尽可能大、放矿过程中矿石覆盖层厚度维持不变为原则,总结出合理厚度的计算方法,即在随机介质放矿理论的基础上考虑单次出矿量,首先确定出合理的放出体高度,再由此确定矿石覆盖层的厚度。以程潮铁矿西区矿柱回收采场为算例,计算得放出体高度为28 m,矿石覆盖层厚度为40 m,并设置室内放矿实验验证其可靠性。实验结果表明,矿石覆盖层厚度达到40 m时,矿石回收率和废石混入率都取得较优水平,矿岩界面起伏程度相对较小,说明此理论计算方法是可靠的。     

不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征研究

随着地下开采向深部延伸,开采活动所面临的地应力环境愈发复杂;侧压系数是反映地应力特征的重要参数,不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征各异。基于FLAC~(3D)数值模拟软件建立巷道三维模型,探究不同侧压系数下巷道开挖后围岩的应力分布、变形以及塑性区分布等规律,结果表明:当侧压系数为1.0时,巷道综合稳定性最高;在侧压系数小于1.0时,表现为顶底板变形量大,两帮受压且变形量较小;侧压系数大于1.0并逐渐增大时,顶底板围岩塑性区不断扩展,底板拉应力集中程度逐渐明显,两帮收敛程度逐渐加大。将研究成果应用于程潮铁矿-410 m水平5号矿体的采场巷道支护设计,实践表明支护方案效果良好。     

崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移特征研究

由于选厂搬迁,程潮铁矿西区保安矿柱由充填法转为崩落法开采,原充填体人工矿柱在崩落法开采过程中易产生粒化,导致矿石贫化,因此,亟需开展崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移规律研究,为崩落法开采工艺参数确定提供理论支撑。利用PFC3D离散元软件制定充填体细颗粒运移初步试验与全面实验方案,对放矿过程中不同块度充填体细颗粒在矿石覆盖层中的渗移过程进行模拟,并开展不同放矿时期细颗粒运移特征研究。研究结果表明:①块度在0.3～0.7 m的充填体在放矿过程中更容易发生细颗粒渗移,造成矿岩覆盖层的混杂;②覆盖层散体与充填体的块度均对细颗粒渗移有显著影响,覆盖层散体块度的影响是高度显著的;③不同放矿时期细颗粒的运移方式有显著不同,且细颗粒的速度与其所处的相对位置有关。在此研究基础上建议将采场上方的矿石隔离层进行诱导冒落,合理控制其块度以减少细颗粒渗移现象的发生。     

崩落法开采上覆崩落体降雨入渗及突水模拟研究

崩落法开采形成的上覆崩落体具有较强透水性,它为地表雨水进入井下采场提供了良好的通道,在强降雨期间地表塌陷坑汇水会严重威胁采场巷道、采矿设备及人员的安全。因此,研究上覆崩落体内渗流及突水的发展过程对保证矿山安全生产意义重大。以程潮铁矿井下采场突水灾害为工程背景,结合突水发生机理,采用Brinkman方程来表征流体在上覆崩落体内的渗流,建立相应的计算模型;运用COMSOL数值模拟软件模拟塌陷坑内积水通过上覆崩落体向井下采场的稳态渗流和突水过程,研究入渗和突水发展过程中的规律。研究结果揭示了水在上覆崩落体中有关渗流速度和压力的规律以及采场突水灾害的主要致灾因素,为矿山安全生产提供指导。     

基于MATLAB多元线性回归优化地压显现综合评价

以国内程潮铁矿为例,运用MATLAB多元线性回归评价多因素对地压的影响程度,并运用逐步回归进行优化,得出影响地压显现危害的主要因素。利用现场测得现有的数据,选取开采深度、矿层厚度、矿层倾角、矿山生产能力、顶板围岩等级Ⅲ、顶板围岩等级Ⅳ等6个因素作为评判指标,针对已有的多种指标进行地压显现的综合评价,得到矿区总体地压危害的影响因素。工程实例表明,研究所得到的结论能够更好的用于矿山实际生产,为矿区开采设计和地压监测预报提供了有效的依据。