急倾斜薄矿脉安全高效开采方法的选择

针对上下盘围岩不稳固急倾斜破碎薄矿脉,提出分段矿房嗣后充填法、分段凿岩阶段出矿嗣后充填法、无底柱分段崩落法等三种可行的采矿方法。通过技术指标、效率、优缺点等多方面比较和分析,最终选择采用无底柱分段崩落法开采该矿脉。     

杏山铁矿斜分条分段崩落法试验研究

杏山铁矿小杏山采区为层状倾斜厚矿体,原用垂直走向布置进路的无底柱分段崩落法开采,存在矿石损失贫化大、上盘侧回采进路地压显现严重、巷道支护工程量大等生产问题.研究提出斜分条分段崩落采矿法,即沿矿体延深方向,从上盘到下盘按斜线分条开采,每一分条在矿体里布置诱导冒落进路,在崩落本分段矿石的同时,诱导近上盘矿体自然冒落,冒落的矿石由设置在下盘围岩里的回收进路回采.该法较好地顺应了倾斜矿体崩落矿石的移动规律,降低了采切工程总成本.试验采场自2019年5月开始回采,现已回采两个分段,矿石回采率由74%提高到85.6%,贫化率由18%降低到15%,取得了良好的技术经济指标.     

分段卸压崩落法导流放矿实验研究

分段卸压崩落法是近年提出的开采矿岩不稳固倾斜中厚矿体的有效方法,但也存在矿石损失贫化较大的缺点.针对这一问题,从倾斜中厚矿体的散体流动特性出发,分析了矿石损失贫化大的原因,提出了导流放矿技术措施.通过物理模拟实验综合考察了进路位置对损失率和贫化率的影响;研究了导流放矿的效果,并与非导流放矿的实验结果进行了对比.结果表明,导流放矿技术措施能够明显改善矿石损失贫化指标,尤其对提高下盘矿石残留体的回收效果更为显著.实验给出了卸压与导流参数的取值范围.     

崩落采矿法覆盖层合理保有厚度的探讨

从采空区安全与矿石回采工艺两方面分析了覆盖层的功用,论述了作为散体垫层保证采空区安全所需的覆盖层厚度,实验研究了满足崩落采矿法工艺要求的覆盖层厚度,研究表明,对国内现行无底柱分段崩落法采用低贫化放矿方式时,可取分段高度值作为覆盖层的保有厚度。     

无底柱分段崩落法开采顶板围岩崩落机理

以武钢程潮铁矿西区开采为工程背景,采用现场钻孔监测与相似材料模型实验相结合的方法,对无底柱分段崩落法开采过程中顶板围岩的变形和崩落规律进行了系统研究.首先,结合矿体赋存条件、地层结构和开采进程,设计两个钻孔实时监测顶板围岩的崩落规律.其次,以模型相似理论为基础,确定了所要研究模型的剖面和几何尺寸,设计制作模型,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力、应变和破坏特征,并对百分表数据、应力盒数据、围岩位移和围岩破坏裂纹进行系统分析.研究成果初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律.     

无底柱分段崩落法开采倾斜中厚矿体的研究

本文根据无底柱分段崩落法法开采倾中厚矿体的特点,运用椭球体理论,建立了放矿数学模型;应用电算数值模拟法,求得了这种采矿法的最优放矿参数和放矿指标;在此基础上,确定了这种采矿法开采倾斜中厚矿体的适用范围。     

中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°~70°及矿体厚度6~10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明:利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%~25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%~25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示:矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。     

有限宽度崩落矿岩散体侧压力分布规律

金属矿山崩落矿岩散体侧压力对支撑围岩和控制岩体移动具有不可忽视的作用.采用散体颗粒流侧向压力测试实验系统,以弓长岭铁矿崩落矿石为例,研究有限宽度散体崩落矿岩侧压力分布规律:散体静止侧压力随散体埋深的增加呈非线性增加趋势,并基于量纲和谐原理回归散体侧压力随埋深和角度的变化计算式;在无散体回填工况下,散体侧压力随散体放出量的增加而减小,增加散体放出范围,可加速散体侧压力下降速度;在散体回填工况条件下,以模型中间为界,随着散体放出,下部4个测点侧压力值降低,上部4个测点侧压力值升高.上盘侧散体侧压力总体受放矿流动的影响不明显,放矿开始后的突变量也要明显小于下盘侧压力,即在散体补充条件下,散体放出对散体侧压力的影响范围在高度和宽度上都是有限的.该成果对揭示散体承压机理,开发崩落矿岩散体在矿山工程中的应用具有指导意义.     

平行四边形采场结构上行分段充填法的数值模拟

在分析分段充填法的应用现状及存在问题的基础上,以鲁中冶金矿业集团公司莱新铁矿为背景,综合考虑采场矿岩冒落特征,尽可能提高回采效率和爆破效果,避免采准巷道布置在充填体内等因素,提出了平行四边形采场结构的上行分段充填采矿方法,应用2D-σ有限元程序对其进行了数值模拟研究.研究结果表明:该方法在回采过程中不出现拉应力和较大应力集中,围岩应力周边分布均匀;回采后除下部充填体出现局部塑性区外,两边围岩及顶板不出现塑性区,说明莱新铁矿在破碎的厚大矿体中采用该方案是可行的.对比分析不同分段高度下围岩应力和塑性区分布,并考虑工艺要求,确定分段高度为10 m;考虑对相邻矿房回采的影响,提出充填体强度应在1 MP...     

急倾斜矿体开采地表沉陷与概化地应力研究

急倾斜矿体开采地表沉陷规律不同于自重应力作用下的煤矿地表移动规律的特点,研究结果表明急倾斜矿体开采地表沉陷的主控因素为残余构造应力场与成矿应力场、急倾斜矿体的产状、覆岩体结构与节理裂隙的空间展布规律、开采放矿与顶板管理方法．此外,提出了研究急倾斜矿体开采的地表移动规律时必须在煤矿地表移动规律基础上,引入以残余构造应力为主要影响因素,同时包含倾角、岩体结构、放矿规律的4大主控因素;在此基础上,推导了急倾斜崩落法开采矿山地表移动与概化地应力的关系式,并通过实例加以验证,为多主控因素综合机理研究奠定了基础．     

基于拉格朗日算法的综放采场矿压显现规律研究

着重分析了时间、工作面推进距离及上覆岩层压力对采空区冒落矸石物理力学特性的影响,运用数值模拟方法,系统研究了工作面长度对综放采场矿压显现和顶煤破碎的影响规律,为综放开采技术方案的确定提供了理论依据。     

急倾斜薄矿脉深孔落矿工艺参数优化

针对金厂沟梁金矿18#急倾斜薄矿脉开展高效采矿技术研究,完成了4种采矿方法的经济技术比较,优选深孔爆破的无底柱分段崩落法进行开采.提出薄矿脉深孔爆破高效采矿技术成功实施的两个关键问题:脉外采准工程稳定性和薄矿脉爆破夹制作用.设计采用"之字形"和"梅花形"两种布孔方式来克服爆破的夹制作用.依据库兹涅佐夫公式、坎宁安爆破指数计算了相应爆破设计参数的罗辛-拉姆勒(R-R)块度分布,预测爆破后的平均块度约为10 cm.基于FLAC3D分析了分段运输巷道等脉外采准工程的稳定性,结果表明,脉外运输巷道位于凿岩巷道6 m之外即可保证采准工程的稳定.     

二道沟金矿采场岩爆控制试验

二道沟金矿三条急倾斜极薄矿脉平行产出,应用浅孔留矿法与削壁充填法开采,随着采深增大,岩爆现象逐渐增加,严重影响采矿生产的正常进行.从调查分析岩爆采场入手,总结出二道沟金矿岩爆发生的三大必要条件,即岩体受高应力作用、应变能的高度积蓄与其突然释放,揭示出上盘楔形体的附加应力是引起高应力的主要原因,提出了卸压控制采场岩爆的技术方案,并在现场进行了工业试验,取得了显著的卸压效果,使岩爆采场得到了正常开采.     

急倾斜厚煤层顶板运动规律与柔性掩护支架受力分析

应用RFPA^2D模拟软件，分析了柔性掩护支架侧向放煤开采过程中，急倾斜厚煤层顶板运动规律，研究结果与放出椭球体理论研究结果具有很好的一致性：模拟了柔性掩护支架在不同的开采状态下，支架的受力状况和应力变化规律、煤体的应力变化和破坏情况，为安全、高效、合理地应用侧向放煤技术开采急倾斜厚煤层提供依据。     

双鸭山铁矿诱导冒落法试验研究

针对双鸭山铁矿北区急倾斜破碎中厚矿体实际生产中存在的采准、切割工程难以形成,采场安全条件极差,损失、贫化大等问题,提出了切割巷+斜排炮孔拉槽、两端退采的诱导冒落法开采方案.给出了适合该类矿体的诱导工程参数,分析研究了其冒落进程、冒落块度,并预算了崩矿损失率、贫化率,依此在双鸭山铁矿S5采场进行试验.跟班标定表明,回采初期,回收率较高,冒落块度良好,与分析情况基本吻合;诱导区顶板冒透后,混岩率呈交替上升趋势变化,其现象与爆破块度及凿岩巷道位置有关.该法回收指标较好,可有效解决急倾斜破碎中厚矿体开采难题.     

急斜煤层群轻型支架放顶煤开采工艺研究

论述了鸟鲁木齐碱沟煤矿在10m以下的较薄厚煤层试验水平分段轻型支架放顶煤工艺，以及取得的效果。分析了矿山压力观测的成果，介绍了应用相似材料模拟和三维数值分析研究围岩破坏运动。     

岩体诱导冒落的数值模拟

采用RFPA分析软件,针对不同回采深度、不同节理分布,并考虑彼此综合作用,模拟了采场顶板的冒落过程.结果表明,采场顶板冒落轨迹近似拱形抛物线,冒落高度大约为开挖推进跨度的40%~60%.通过对比分析,得到以下结论:侧压力越大,开挖步距越大,则冒落高度越小;深埋高应力岩体冒落区形状由抛物线渐变为层状;水平节理岩体的冒落形状由抛物线形渐变成马鞍形;竖向节理冒落呈尖塔形.研究对实现低成本高效率开采、消除地下安全隐患、科学诱导采空区冒落具有理论和工程价值.     

基于协同回采的深部厚大矿体分段充填采矿法

针对预控顶分段充填法在深部开采存在的预控顶巷道掘进工序繁杂、顶板易受爆破震动影响等缺点，本文提出垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法(协同回采分段充填法)。该方法通过改变顶板支护工序的顺序，将预控顶变为后压顶，能够有效地解决顶板围岩稳定性问题。进而对协同回采分段充填法进行优化研究：一方面，通过 SURPAC 到ANSYS的模型转换技术，进行采场稳定性数值分析，获得最佳的结构参数；另一方面，通过分区出矿分区支护的方式，解决两帮支护不到位和出矿效率低的问题。将该方法应用于新城金矿V#矿体开采，结果显示顶板岩移量显著减小，且各项经济技术指标均得到改善，实现了高应力条件下厚大矿体的安全高效开采。