基于SURPAC的残矿开采堑沟巷道空间位置优化

由于残矿空间形态的复杂性,传统的剖切作图方法难以直观全面地掌握该类型矿体形态,进而难以精确指导采切工程的设计,而SURPAC软件采用三维建模方法,能很好地解决这一难题。以西石门铁矿堑沟底部结构诱导冒落法开采残矿为背景,采用SURPAC软件对堑沟内矿石量、金属量、品位等指标进行计算,将堑沟巷道所在的水平和垂直位置作为优化对象,经过对临界冒落跨度和现场工程技术条件的分析,得出堑沟巷道在两个方向上可布置的范围。依据该范围,设计了正交试验方案。以回采金属量和平均品位作为考核指标,对正交试验结果进行极差和方差分析,得出最优的堑沟巷道空间位置：堑沟巷道间距24 m,位于118 m水平。通过现场实施,取得理想的试验效果,实现了残矿的精细化开采。     

急倾斜厚大矿体矿房阶段爆破技术

针对司家营南区大规模落矿的安全性问题,提出阶段凿岩侧向爆破方案.该方案包括利用上向扇形炮孔爆破形成堑沟,下向垂直深孔爆破侧向崩矿,具有工程量小、机械化程度高、管理简单等优点.利用FLAC3D研究阶段爆破技术,对塑性区、监测点振速和应力场的动态模拟计算验证了大规模爆破起爆顺序的合理性和减震性,以及爆破对围岩或充填体的非破坏性.同时,研究VCR法开掘切割天井技术,采取中心与交错正菱形布设炮孔,孔间分5段起爆,保证了阶段爆破自由空间的形成.     

深部开采陷落范围的预测与控制方法

按已往的错动角圈定地表陷落范围的传统方法,不适用于深部开采.因此,从维持塌陷坑侧壁岩体稳定性的角度,分析了塌陷坑内移动散体的侧向支撑力作用,当塌陷坑散体的厚度不小于临界散体柱高度时,散体的主动压力与被动压力共同阻止边壁岩体的片落活动.通过分析弓长岭井下矿塌陷区的实测数据,得出临界散体柱的高度主要与围岩稳定性、采空区倾角、散体内磨擦角及岩体碎胀系数有关.在深部开采中,用矿山固体废料填充地表塌陷坑,由此降低临界深度,可有效控制地表陷落范围,并给出了陷落角与采深的关系式.     

采煤沉陷区综合治理费用的区域经济影响

为了使沉陷治理费用更好地与实际需求相符合，分析了矿区经济、文化等条件对沉陷治理的影响因素，确定了影响因素的指标体系以及各种指标治理费用的影响因子。结果表明，采煤沉陷区的人文经济和地理位置两个一级指标与经济发达程度、人文条件、地理条件、地表利用状况、交通条件等5个二级指标和知识水平等21个三级指标对沉陷区治理费用计算起重要作用；根据影响大小，确定了影响因子，并计算出影响系数，以此修正根据实际沉陷损害计算的治理费用。     

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.     

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.     

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.     

倾斜空区顶板三铰拱轴曲线结构自稳分析

研究发现动采应力再分布使空区顶板在失稳前两拐角处形成塑性铰区,承载机构转为充分自稳的三铰拱形.针对这一特点,提出将空区顶板近似为半跨的三铰拱轴曲线结构,并建立以空区跨度L、拱失f、顶板岩层载荷q(x)为变量的力学模型,推导冒落线方程y(x)和拱轴压力N(x)方程,分析空区顶板的稳定性和冒落线形式,并计算空区的临界跨度和临界暴露面积.以排山楼金矿空区为例,利用模型得出活动延深方向临界跨度70 m,走向140 m,临界暴露面积7 693 m2.提出禁止间柱回采,及时充填空区的治理方法,保障井下安全.     

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。     

垂直分区与组合放矿在倾斜中厚矿体中的应用

针对无底柱分段崩落法应用于倾斜中厚矿体时易出现矿石贫损大的问题,提出了垂直分区与组合放矿方案.通过物理模型进行了三组放矿实验方案,方案一采取截止品位放矿,方案二和方案三采取组合放矿.方案二与方案三的不同之处是方案三增大了下盘区段的贫化率.实验结果表明,方案一回收率最高(η=86.3%),对应的岩石混入率也最高(ρ=29.5%),方案二和方案三的回收率均达到了80%以上,但方案二的岩石混入率(ρ=18.2%)比方案一下降了11.3%.对三组实验结果进行经济评价,得出方案二为最优方案.通过采区试验,进一步验证了该方案的可行性及优越性.