冬瓜山铜矿深部硬岩SHPB动态巴西劈裂试验

利用中南大学SHPB试验系统,结合高速摄影技术,对冬瓜山铜矿深部采集的矽卡岩进行了动态巴西劈裂试验,分析并验证了影响试验结果的因素。运用Flac3D数值模拟软件分析了动载荷下试样内部的应力分布,验证了试验的有效性。试验研究了矽卡岩在动态劈裂下的应变率和破坏强度、破坏应变之间的相互影响规律。试验结果表明,应变率对试样抗拉强度的影响较为显著,岩石试样的劈裂强度体现出一定的率相关性,动态抗拉强度随着应变率的增加而增大。结合高速摄影分析了试样内部裂隙萌生、发展规律,随着应变率的增加,试样的破坏应变也随之增加。试验结果对预测和防治深部岩体工程灾害和解释深部岩石力学基本特征提供参考依据。     

基于可参考经验公式的防水矿柱留设研究

针对白象山铁矿富水形态多变矿体,进行了基于可参考经验公式防水矿柱留设研究。通过发育体系下防水矿柱留设得出了富水层下矿体分段空场嗣后充填采矿法、上向水平分层充填采矿法和预控顶进路充填采矿法最大空顶高度和导水裂隙带高度。通过断裂构造附近矿柱留设研究得出了在断裂构造附近矿体倾角达到一定程度时,倾角越小,所留设防水安全矿柱越宽,为安全起见,选取了其最小倾角,静水压力水头高度按断层导通含水层在各勘探线最高高度计算,得到采用不同采矿方法时,各断层防水安全矿柱留设宽度平均值为104.77 m。     

基于3D-σ有限元法的采场结构参数优化

为保证采矿工程安全的生产环境和高效的生产效率,需要确定合理的采场结构参数。以厂坝铅锌矿高阶段大直径深孔崩矿充填采矿法为工程背景,采用3D-σ有限元分析软件,结合矿山现场,对不同采场高度的4种方案进行模拟计算,研究采矿过程中的开挖、充填等工序对采场稳定性的影响。选取最大拉应力和最大压应力作为判断标准,确定了最优的采场高度,并提出了合理化建议。研究结果对采场结构设计和回采步骤有一定指导意义。     

岩爆倾向性条件下卸压开采关键技术研究

受岩爆活动的影响,小厂坝采区800m中段至今仍留有近30万t高品位矿石未开采,且800m中段以下的生产工作也无法顺利开展,岩爆问题严重制约矿山的安全生产。在总结分析岩爆发生机理及国内外岩爆防治研究成果的基础上,针对岩爆倾向条件下对采矿工艺的特殊要求,优选出采矿方法;借用南非深井开采经验,确定了矿房沿走向的布置形式,并制定了回采顺序;基于卸压开采理论,结合小厂坝岩爆区域采场现状,提出了3种卸压开采方案,通过数值模拟、综合分析对比确定"梅花形"卸压方案为最优,最终形成了岩爆倾向性条件下卸压开采的关键技术。该技术在后续工程应用中取得了良好效果,可为同类型矿山岩爆倾向性条件下的开采提供借鉴。     

含镍固废资源化利用与无害化处置技术探讨

某公司随着生产规模的扩大,含铜、镍中间物料增多,目前生产中存在硫酸根含量偏高、纺缍体微观形貌被破坏、松装密度大幅降低和洗水耗量较大、产能得不到有效发挥等问题,产能不能完全释放。根据相关规范和技术发展要求,利用镍冶炼厂产生的含镍废渣及配套污水处理站产生的含镍污泥,分析现有生产过程中出现的问题,对冶炼过程中产生的废渣进行有效治理和合理利用,实现了资源再循环利用,使资源利用最大化。     

复杂开采环境下残矿回收方案研究与实践

针对小厂坝矿区残矿因滞留时间长,矿岩在蠕变(静力)和循环荷载(动力)及其他因素的共同作用下,部分矿柱发生破坏的情况,分析了开采环镜的复杂性;以现场勘查及理论计算为主要手段,确定了残矿回收区域的矿房极限跨度、间柱宽度、顶柱厚度等采场结构参数;开展了残矿资源回收方案研究,提出了间柱内深孔凿岩分层爆破、上下盘脉外深孔凿岩分层爆破及下盘脉外深孔凿岩分层爆破3种回采方案,通过方案论证优化,确定采用下盘脉外深孔凿岩分层爆破的回采方案。另外,针对残采区域无法进行正常的采准工程布置,无法形成正常的底部受矿通道(底部结构)的问题,结合采矿环境再造理念,对残采区域的底部结构进行了采矿环境再造,确定了底部结构形式和参数。试验表明:该区域采矿回收率较高且生产安全,为矿山其他区域回收残矿资源积累了经验,经济效益和社会效益显著。     

冬瓜山铜矿深部硬岩SHPB动态巴西劈裂实验

利用中南大学SHPB试验系统,并结合高速摄影技术,对冬瓜山铜矿深部采集的矽卡岩进行了动态劈裂实验,分析并验证了影响实验结果的影响因素,运用Flac_3D数值模拟软件分析了在动载荷下试样内部的应力分布,验证了实验的有效性。实验研究了矽卡岩在动态劈裂下的应变率和破坏强度、破坏应变之间的相互影响规律。实验结果表明,应变率对试样抗拉强度的影响较为显著,岩石试样的劈裂强度体现出一定的率相关性,动态抗拉强度随着应变率的增加而增大;结合高速摄影分析了试样内部裂隙萌生、发展规律;随着应变率的增加,试样的破坏应变也随之增加。     

微扰动作用下预静载硬岩的断裂特性研究

为了研究预静载条件下硬岩在微扰动作用下的断裂特性变化规律,采用花岗岩制作中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)试样,在MTS Landmark电液伺服试验机上,利用圆弧形加载方式,进行硬岩在平行于预制裂纹方向的预静载荷和微扰动载荷的组合作用下的断裂特性研究。设定预静载荷水平为常规准静态断裂载荷的90%,设定微扰动载荷幅值为常规断裂载荷值的10%,下限为常规断裂载荷的80%,上限为常规断裂载荷值。扰动频率分别为1 Hz、5 Hz、10 Hz、20 Hz、30 Hz、50 Hz和70 Hz。研究结果表明:在预静载加载段,岩石试样内部沿预制裂纹方向新的裂纹已经产生发展,并且裂纹扩展的速度随着载荷的增大而增大;在扰动载荷加载段,随着扰动次数的增加,裂纹扩展的速度越来越慢,岩石损伤程度逐渐积累;在断裂破坏段,岩石损伤程度超过了承受极限,裂纹贯穿沿预制裂纹方向贯穿试样,岩石断裂破坏;在预静载作用下,试样已经处于临界失稳状态,扰动作用会诱发试样的断裂失稳破坏,扰动频率超过10 Hz后,减韧效应随着扰动频率的提高并不明显,扰动使得试样的总体变形量有减小的趋势。     

露天地下联合开采空区残留矿石

我国西部某铁矿受前期掠夺式开采,形成了大量采空区,积压了大量矿石,存在严重的安全隐患。对老空区进行了人工探测,掌握了该矿空区形态、大小、分布及资源量。根据空间分布及采矿技术参数,将该矿老空区分为3类。为充分利用空区残矿资源,结合相关研究,提出露天地下联合开采空区残留矿石方案。根据此方案,954 m中段以上残留矿柱和顶板采取露天开采;924 m中段以下矿体以及露天坑内具有开采条件的边坡挂帮矿体,利用原矿床开采形成的开拓系统采用地下开采方式进行回收;954 m中段至924 m中段矿体,上部20 m由露天坑底自上往下凿岩,下部10 m由924 m中段自下往上凿岩,爆破留下的矿石做下部中段回采的覆盖岩石,在以后逐步回收。该方案既充分回收了采空区残矿资源,又消除了采空区大面积冒落的隐患,具有极高的经济效益和社会效益。