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.     

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。     

矿体下盘岩石最佳开掘高度的确定

对应用无底柱分段崩落法开采矿床时的矿石损失过程进行了分析·在开采倾斜及缓倾斜矿体时,为改善因矿体倾角小而大量残留矿石的状况,可以通过采用开掘下盘部分岩石的方法,提高矿产资源的回收率·分析了矿体下盘倾角与下盘矿石残留量的关系,通过计算机模拟,得出了下盘岩石不同开掘高度与放出矿岩量的变化规律,随着开掘高度的增加,下盘矿石单位高度放出量相应减少,可按盈利总额最大原则确定出最佳开掘高度·在矿山生产实际中,下盘岩石最佳开掘高度随着矿产品价格和生产成本的波动而变化·研究结果表明:采用计算机模拟放矿过程,尤其是放矿控制方面,优于实验室物理模型放矿·     

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.     

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.     

倾斜中厚矿体卸压开采应力迁移规律

针对金属矿床围岩破碎、采准巷道受地压影响破坏严重的现象,应用数值模拟的方法,对不同开挖方式下岩体应力场变化规律和分布特征进行了分析,探讨了通过卸压工程调控应力场迁移的力学机制,为采场结构参数的优化提供了理论依据.研究表明:开挖矿体会造成附近岩体内的应力重新分布,采用增大空区跨度和减小空区高度的回采方案,可以实现卸压开采的目的;结合某铜矿倾斜中厚矿体条件,进路布置在距矿体下盘6 m处,进路附近的垂向应力降低18%,能够满足卸压及经济效益的要求.     

破碎围岩非对称进路巷道支护技术研究与应用

针对倾斜软弱破碎围岩矿体,在采用下向进路分层充填采矿法的基础上,提出"自测预应力让压锚杆+金属网+让压免张拉预应力锚索"联合支护方案对非对称进路巷道两帮围岩进行支护.结合工程实际,应用此联合支护方案于蚕庄金矿,确定出锚杆与锚索各相关参数,并得出采场围岩破坏范围与加固原理图,最后采用UDEC数值模拟软件对两帮围岩移近量及塑性区分布情况进行分析.研究结果表明:进路巷道两帮围岩稳定性良好.该支护方案极大地降低了矿石贫化率、损失率,并为回采作业提供了安全保障,具有一定的推广意义与使用价值.     

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.     

无底柱分段崩落法矿石覆盖层回收实验

攀钢兰尖铁矿从露天转入地下后采用无底柱分段崩落法进行开采,并在顶部分段预留了40 m左右的矿石覆盖层以保证下部分段回采的安全.为了探究最佳的回收方式回收预留在采场的这部分矿石覆盖层,设计了无贫化、低贫化、截止品位以及按步距崩矿量100%的比例出矿方式,并进行回收模拟实验.通过对各方案放矿后的回收率、贫化率及放矿后矿岩界面的完整度比较分析得出,采用无贫化放矿方式带来的经济效益最佳并且放矿后矿岩界面相对完整,对下面分段继续回收纯矿石创造了条件,为类似矿山矿石覆盖层回收方案的选择提供参考.     

深井开采回采顺序数值模拟优化研究

采用大型矿业软件Datamine构建了冬瓜山矿的地表、岩层、矿体及块段模型;研究了Datamine块段模型与Flac3D计算模型的数据结构、耦合模式及方法,成功地将块段模型转换成数值计算模型.针对冬瓜山深井缓倾斜矿体复杂的开采技术条件,并考虑日产万吨生产能力和主要回采次序要求,设计了两种可行的回采顺序模拟方案,开展了冬瓜山深井开采回采顺序的数值模拟优化研究,分析了不同方案应力、位移和塑性区的分布规律,提出了优化的回采顺序方案.     

倾斜-急倾斜多层矿床充填法安全开采高度研究

通过分析倾斜-急倾斜多层矿床各矿层间的位置关系,并结合国内外采用充填法作业的矿山工程实例,运用函数拟合方法,推导出多层矿床安全开采高度的计算公式。以某铜矿为研究对象,设计采用5因素、5水平正交试验对安全开采高度的影响因素进行敏感性分析,并讨论主要影响因素与安全开采高度的关系。结果表明,矿层间距、矿体倾角和地下水对安全开采高度的影响最为显著,围岩地质构造特征和普氏系数的影响次之;安全开采高度与矿层间距呈线性正相关关系,与矿体倾角呈非线性正相关关系,与地下水影响程度呈非线性负相关关系。根据所推导的计算公式以及实际的矿体赋存条件和围岩参数,得到该矿的安全开采高度为3.71~5.38m,同时针对开采方案提出了相关建议。     

深部复杂金矿体充填开采对地表建筑物稳定性影响

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响，借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型，进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采，地表产生均匀沉降变形，最大主应力随回采步骤增加呈多项式增长趋势，最小主应力呈线性增长趋势，扰动高度沿矿体走向呈正态分布趋势;②矿体的开采使其正上方产生“盆地式变形”，并依据安全性参数进行地表扰动边界圈定;③当下沉变形值小于10mm、变化率大于0.5时和下沉变形值大于10mm而小于20mm、变化率大于1.5时，地表均为整体下沉现象，稳定性不受影响.     

多空区层状矿体诱导冒落机理及拉底方案优选

基于诱导冒落法提出了多空区层状矿体的回采方案，使用3DEC软件对诱导冒落机理及规律进行了研究.同时设计了4种不同退采顺序的拉底方案，并对其冒落效果进行了模拟.结果表明，矿柱尺寸越小、周边空区数量越多，矿柱越容易因应力集中而产生裂纹，当其裂纹与矿体层理面贯通时矿体便会冒落；当把拉底工程布置在最易破坏的矿柱下方并以其为中心向四周不断扩大拉底面积时，能够使矿体在最短时间内发生持续、稳定的冒落，从而可实现多空区矿体的安全高效回采.