论诱导冒落与自然崩落

金属矿山地下开采中能耗的30%~60%与岩体破碎有关,因此,诱导地压自行破岩逐渐成为矿业届研究的热点。诱导冒落法和自然崩落法是目前最具代表性的利用诱导破岩的采矿方法。介绍了两者的发展现状和工艺特点,分析了诱导破岩机理和诱导破岩方法称谓的合理性,揭示了采准工程量大、开采风险高的工艺特点和认知程度低及理论研究不深入是诱导破岩采矿法得不到推广应用的主要原因,并指出诱导条件下矿岩时空演化规律、出矿管理对冒落速度和冒落部位的调控作用、冒落块度的控制技术以及丰富多元化的研究手段是发展诱导冒落法亟需解决的关键问题。对解决诱导冒落法目前存在的问题、完善诱导破岩理论,具有重要指引作用。     

无底柱分段崩落法采场结构参数：发展现状、确定方法及存在的问题

无底柱分段崩落法采场结构参数与采矿经济效益息息相关。调查了国内外无底柱分段崩落法矿山采场结构参数的发展历程及现状,详细阐述了工程类比、理论计算、物理实验、数值实验以及现场实验等常用的采场结构参数确定方法的基本原理、优缺点及存在的问题,分析了分段高度、进路间距以及崩矿步距等3个主要参数的确定原则,指出了当前存在的单以矿石回收指标作为最优结构参数评判标准、频繁调整采场结构参数以及采场结构参数选择过大等问题。建议未来在确定无底柱分段崩落法采场结构参数时,应从整个采矿系统的技术经济指标最优的角度考虑,避免盲目追求大结构参数。     

谦比西铜矿缓倾斜中厚破碎矿体分流出矿技术

缓倾斜中厚破碎矿体作为一种难采矿体,多年以来长期困扰采矿工程技术人员;而无底柱分段崩落法以其安全、高效和适应性强的优点,可以较好地适应该类型矿体的开采。但无底柱分段崩落法存在的下盘损失和贫化大问题,一直影响该采矿方法的应用效果。为解决该问题,以谦比希铜矿缓倾斜中厚破碎矿体开采为工程背景,依据随机介质放矿理论的放矿口分流效应,提出了双进路分流出矿技术方案。为了验证该方案的可行性,首先在实验室建立了放矿模型,根据进路的出矿顺序不同,设计了3种出矿方案。由实验结果可知：先从距离矿体较远的进路出矿,回采指标较好。基于实验室实验结果,在谦比希铜矿主采区西区408 m水平分段5#采场进行了工业试验,将回采率提高了9.34个百分点,贫化率降低了0.36个百分点,试验效果显著。     

层状岩体巷道断面形状优选及支护方式研究

在层状岩体中施工巷道工程时,岩层倾角很大程度上决定了巷道的变形破坏特征,选择合理的巷道断面形状和支护方式对于维护巷道稳定至关重要.采用数值模拟方法系统地研究了层状岩体巷道在不同岩层倾角下的破坏模式,并结合压力平衡拱理论确定了层状岩体巷道断面形状的优选原则,继而提出了相应的支护方式.研究结果表明,在岩层倾角由水平逐渐变为陡立的过程中,巷道顶板的破坏模式也由对称的拱形冒落演变为非对称的楔形冒落,甚至是整体滑移破坏;基于压力平衡拱下巷道的自稳特性,对于顶板发生拱形冒落及整体滑移破坏的层状岩体巷道,推荐采用直墙拱形断面,对于楔形冒落的层状岩体巷道,推荐采用五边形断面;根据兰氏锚杆经验准则确定的支护参数一般适用于顶板发生拱形或楔形冒落的层状岩体巷道,当其用于顶板发生整体滑移失稳的层状岩体巷道时,可能会导致支护参数不够稳健.     

复合岩层诱导冒落发展过程及破坏特征研究

无底柱分段崩落法在正常回采之前必须先形成覆盖层.以某大型有色金属矿山由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法为工程背景,采用 PFC(ParticleFlowCode)离散元数值模拟方法研究了由胶结充填体、片麻岩和第四系表土构成的复合顶板岩层诱导冒落发展过程和破坏特征.研究结果表明,在工程诱导条件下复合岩层将发生“胶结充填体拱形散体冒落＋片麻岩整体岩柱滑落＋第四系表土拱形散体冒落”的特殊复合冒落模式.崩落法首采分段回采结束后可形成厚度不小于３０m 的散体覆盖层,同时在崩落法回采过程中,可通过调控回采顺序来延缓断层破坏时间,从而避免因断层破坏带来的地质灾害.在过渡期崩落法采场和充填法采场均应采取整体由东向西的顺序推进,二者在推进顺序和回采进度上保持时空协同,使两种采矿法的采场始终在平面上保持较大的距离,避免不同采场之间采动应力的不利影响,确保充填法与崩落法的安全高效协同开采.     

露天地下楔形转接过渡诱导冒落控制边坡岩移危害技术研究

露天地下楔形转接过渡模式的安全管控是利用崩落法开采挂帮矿形成的塌陷坑阻止边坡岩移威胁露天采场,但地采扰动下的高陡边坡破坏过程不易控制,因而制约了楔形转接过渡模式在大型深凹露天矿山中的应用。针对上述问题,结合极限平衡分析方法,揭示出崩落法开采扰动下的高陡边坡渐进破坏规律,提出了边坡滑移体体积计算方法,以及通过调控回采顺序控制边坡滑移进程以实现塌陷坑完全承接边坡滑移体的边坡岩移危害控制技术。研究表明:边坡岩体不会随挂帮矿向下开采而发生持续破坏,只有当挂帮矿开采至关键分段时,边坡岩体受力状态超过极限平衡状态才发生滑移破坏,可通过滞后回采关键分段上盘三角矿延缓边坡滑移,以及通过滞后回采关键分段下盘矿体和采用下向阶梯状回采工作面增大塌陷坑容积,最终实现塌陷坑有序承接边坡滑移体。研究成果完善了大型深凹露天矿楔形转接过渡的安全管控方法,提高了楔形转接过渡模式的适用性。