冒落胶结充填体对崩落法矿石回收效果影响作用研究

龙首矿西二采区在下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法过程中,人工诱导强度较低 的胶结充填 体自然冒落形成覆盖层,而覆盖层废石块度对崩落法的矿石回收效果有着显著的影响作用。本 文系统研究了冒落 胶结充填体及扇形中深孔崩落矿石的块度分布规律,及其在放矿散体移动场中的二次破碎机理 及特性。研究结果 表明,尽管胶结充填体强度较低,但其在空场条件下冒落的散体尺寸以中等块度（>0.3 m）以 上为主,即便是在放矿 散体移动场中受外力作用而发生二次破碎,其小块（＜0.1 m）比例增加的程度也十分有限, 更不会被全部破碎成 粉,而且扇形炮孔崩落的矿石平均块度要小于冒落胶结充填体的平均块度,这一结论是确保西 二采区无底柱分段 崩落法取得良好应用效果的关键所在。为进一步防止冒落胶结充填体过早破碎和提前混入矿石 造成贫化,提出了 减小崩落矿石块度与组合放矿相结合的技术方案。最后,在矿山开展了工程实践,验证了前期 研究结论,为矿山无 底柱分段崩落法取得全面成功奠定了良好基础。     

充填采矿法转崩落采矿法的上覆充填体处理技术

针对金川公司下向进路胶结充填采矿法不适应低品位矿体开采的难题,提出大面积充填体下的崩落采矿方案,选用3DEC数值模拟软件进行建模计算和结果分析,得出不留护顶矿时充填体更容易冒落形成覆盖层,覆盖层高度为分层高度的2倍以上;留设顶柱延缓了上覆充填体的崩落,但不利于覆盖层的形成,故不留护顶矿更适合龙首矿西采二区崩落法采矿覆盖层的形成。研究成果可为同类矿山开采提供借鉴。     

崩落法放矿过程中冒落覆岩破碎性能及块度组成模拟研究

某矿原采矿方法为胶结充填采矿法,数年的采矿生产在矿石层上部形成了厚数十米的胶结充填体。现拟改为无底柱分段崩落法进行回采,其废石覆盖层将主要由自然冒落的胶结充填体组成。本文结合崩落覆岩下放矿研究的需要,对构成废石覆盖层的胶结充填体在放矿过程中的破碎性能及块度分布情况进行了研究。研究表明:胶结充填体自然冒落不会产生大量的粉状物;放矿过程的二次破碎作用并不会使胶结充填体大量成粉;由于崩落矿石的块度接近甚至小于冒落胶结充填体的块度组成,放矿过程中冒落胶结充填体提前渗入崩落矿石并造成严重贫化的问题不会很突出。此次研究对矿石的回收有重大的指导意义,回答了冒落胶结充填体在放矿过程中是否会造成严重贫化的问题。     

大面积胶结充填体下覆盖层安全高效形成方法研究

针对某大型有色金属矿山下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法过程中覆盖层形成的难题,提出利用诱导冒落法使胶结充填体和顶板围岩自然冒落形成覆盖层的技术方案,并结合矿山实际确定出首采分段的合理位置。采用理论分析和数值模拟对胶结充填体和上部覆岩的冒落模式及机理展开研究,研究结果表明,矿山在利用诱导冒落法形成覆盖层时易突发直通地表的大规模冒落,从而引发冒落气浪筒流冲击危害,威胁到井下作业安全。研究得出,可以通过采取连续扩展诱导工程与均匀预留安全散体垫层等一系列措施来预防冒落气浪冲击危害,以保障工作面生产安全。最后,将该方案应用于生产实际,取得了良好的应用效果,可为类似矿山提供借鉴。     

限制性空间内无底柱分段崩落法组合式放矿方案及实验研究

以金川龙首矿西二区上部中段由下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法开采为例,研究了限制性空间内无底柱分段崩落法采场各分段的矿石回采和回收特点,构建了一种以分段为放矿控制单元的组合式放矿方案：第一、二分段采用总量控制方式出矿以确保顶板安全冒落形成覆盖层;第三分段采用低贫化方式出矿以避免无效贫化,实现矿石的高质量回收;第四分段采用正常回采进路低贫化放矿+辅助回收进路截止品位放矿以实现矿石的充分、有效回收。设计并开展了3种不同放矿方案的物理实验,结果表明,本文设计的组合式放矿方案在限制性空间实现崩落法安全高效开采和损失贫化控制方面具有显著优势,可使矿山整体开采经济效益处于较优水平,为后期工程实践提供科学的理论和技术指导。     

大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究

针对金川公司低品位矿石由高成本的下向进路充填采矿法转化为低成本的崩落采矿法的开采工艺难题,分析了崩落覆盖层的必要性,采用理论分析以及3DEC数值模拟研究方法,开展了大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究。结果表明:首采分层出30%崩矿量,第二层出80%崩矿量的设计方案,结合大面积充填体的破坏诱导机制与模式,可以成功形成覆盖层。     

崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移特征研究

由于选厂搬迁,程潮铁矿西区保安矿柱由充填法转为崩落法开采,原充填体人工矿柱在崩落法开采过程中易产生粒化,导致矿石贫化,因此,亟需开展崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移规律研究,为崩落法开采工艺参数确定提供理论支撑。利用PFC3D离散元软件制定充填体细颗粒运移初步试验与全面实验方案,对放矿过程中不同块度充填体细颗粒在矿石覆盖层中的渗移过程进行模拟,并开展不同放矿时期细颗粒运移特征研究。研究结果表明:①块度在0.3～0.7 m的充填体在放矿过程中更容易发生细颗粒渗移,造成矿岩覆盖层的混杂;②覆盖层散体与充填体的块度均对细颗粒渗移有显著影响,覆盖层散体块度的影响是高度显著的;③不同放矿时期细颗粒的运移方式有显著不同,且细颗粒的速度与其所处的相对位置有关。在此研究基础上建议将采场上方的矿石隔离层进行诱导冒落,合理控制其块度以减少细颗粒渗移现象的发生。     

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11～38 m、26～58 m、41～87 m,后续稳定冒落高度可达1.5～2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67～100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。     

梨树沟铁矿多空区残矿安全回采技术研究

梨树沟铁矿南部采区为倾斜中厚矿体,应用浅孔留矿法开采,因矿体倾角变化大,矿房开采高度不一,形成了多个大小不等的小型采空区,有的空区已经发生冒落,多数空区处于亚稳定状态,空区内部与周围存留大量残矿,同时空区冒落威胁了下部矿体的开采安全。在分析空区顶板矿岩临界冒落跨度的基础上,本着诱导空区围岩安全冒落和保持残矿回采工作面与空区隔离的原则,提出了先崩落空区内矿柱释放空区顶板冒落能,再用分段空区、崩落与诱导冒落相结合的方法回采残矿的技术方案。该方案实施半年多来,采准工程施工与回采的安全条件良好,有效控制了顶板围岩的冒落形式,实现了小型多空区残矿的安全回收与空区危害的协同治理。     

铜坑矿92#矿柱群Ⅱ采区大规模高效回采技术研究

由于历史的原因,在铜坑矿三大矿体重叠的区域出现了一些四面环绕冒落体的盘区采场,此类采场开采技术难度大,存在诸多安全隐患。以92^#矿柱群Ⅱ采区作为试验采场,通过充分利用已有工程,并结合四周采空区冒落情况合理布置新工程,运用诱导式崩落法实现了Ⅱ采区的大规模高效安全回采,并及时消除了地压活动,为铜坑矿其他类似开采技术条件的采场提供了参考。     

混凝土矿柱嗣后充填法采场稳定性监测与分析

兴隆磷矿为提高资源回收率,采用两步骤回采法,先矿柱胶结充填,后矿房废石充填。为保障作业的安全,验证胶结矿柱的强度,优化采场结构参数,采用区域的微震监测与局部的点监测相结合的方式,对胶结矿柱及顶板覆岩应力显现进行立体、实时动态监测。通过分析开采过程中获取的应力、应变及位移变化数据,得到了回采工作面前方的采动超前影响距离约为20 m;当矿房回采跨度约36 m时,覆岩累积应力集中较大,顶板局部会有冒落,但采场顶板移动诱发的应力远小于胶结混凝土矿柱强度,胶结矿柱无破坏。结果表明:采用两步骤回采嗣后充填的开采方法及采场结构参数等,能够保证采场稳定。该监测方法能够及时准确地为采场稳定性做出评价,为安全高效生产提供指导。     

复合采空区覆岩冒落机理及其协同治理方法研究

针对某矿浅孔留矿法开采时,复合采空区可能导致冒落冲击及地表陷落等危害问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法进行了覆岩冒落机理及采空区治理方法的研究。通过岩体极限冒落跨度力学分析,计算得到采空区顶板极限冒落跨度为46.4 m,小于采场长度,采空区存在冒落风险;RFPA2D数值模拟结果表明,采动应力影响下采空区暴露空间大小、优势节理组及应力平衡拱的存在是导致覆岩冒落呈现快速—缓慢冒落机制的主要影响因素.对于复合采空区条件下的矿体开采,所留顶柱并不能有效支撑采空区,据此,提出了顺次崩落中段顶柱与地表协同充填的复合采空区治理方法,消除采空区危害的同时,可有效回采40％的顶柱矿量,创收经济效益达1350万元,研究可为矿山复合采空区治理提供借鉴。     

深孔预裂爆破在巨厚砂岩直覆顶板工作面中的应用

淮南矿业集团张集煤矿西二采区A组煤为巨厚砂岩直覆顶板,1611A工作面为西三_1煤采区首采面,巨厚砂岩顶板平均厚度23.6m,工作面初采期间可能出现巨厚砂岩顶板大面积冒落可能造成瓦斯急速涌出和风暴影响,采用超前深孔预裂爆破技术能够大幅度减弱冲击矿压的发生概率,同时通过微震监测手段有效预测预报初次来压、老顶断裂、断层活化等各种微震事件,能够有效预防冲击地压灾害。     

无井快速成槽技术在软破矿岩体中的应用

无底柱分段崩落法采场在进行正常回采之前需要先在 进路端形成切割立槽,以便为扇形炮孔的爆破提供自由面和 补偿空间。金川龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场矿 体及围岩均较为破碎,在此条件下若采用传统的“切割平巷 +切割天井”方式来形成切割槽存在效率低及安全性差等问 题。针对西二采区破碎矿岩条件,提出了一种“切割平巷+ 楔形掏槽中深孔+平行直立扩槽中深孔”的无井安全快速成 槽技术方案,并进行了工业试验,同时对该方案的成槽质量、 安全性等方面进行了综合评估。工程实践证明,“切割平巷 +楔形掏槽中深孔+平行直立扩槽中深孔”的成槽方案可以 在软破矿岩体条件下安全快速形成切割槽,值得在整个西二 采区崩落法采场进行推广应用。     

充填法转崩落法大面积充填体破坏条件及其诱导机制研究

针对金川龙首矿低品位矿石充填法转崩落法大面积充填体下的崩落覆盖层形成难题,分析了大面积充填体稳定性的影响因素,采用3DEC数值模拟研究方法,开展了大面积充填体破坏条件及其诱导机制研究。研究结果表明,充填法转崩落法大面积充填体破坏与开采扰动、自重应力及结构面间共同作用紧密相关,出矿量和暴露空间是充填体破坏的主要诱因,可通过减缓崩落过程和加强出矿控制来诱导大面积充填体破坏。     

软破矿体分段崩落法覆盖层形成及放矿控制技术实践

针对某大型岩金矿山软破矿体分段崩落法采场上覆虚碴条件下的放矿问题,研发了诱导冒落与预留矿石垫层联合覆盖层形成技术,分段组合放矿控制与矿岩接触面呈台阶放矿技术,编制了放矿控制图表,并从现场出矿、出矿口品位控制与出矿顺序及工艺控制的角度强化现场放矿管理,矿山试验矿块取得了贫化率23.18%、损失率23.55%的较优技术指标,实现了软破矿体分段崩落法的安全经济开采。     

用不同采矿方法开采深部磷矿体的地压规律模拟

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿2号坑口为研究对象,通过FLAC3D数值模拟计算,对其深部矿体地下开采过程中,不同开采方法条件下采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律进行了系统研究。结果表明:矿体采出后,采空区上方岩层重量将向采空区周围新的支承点转移,在采空区的上方形成卸压区,而在采空区前后两侧的固定支撑端矿体内形成支承压力带。采场前方的超前支承压力随采场推进不断前移。在采场法线方向,引起上覆岩体开裂、下陷或跨塌,最终波及到地表,引起开采沉陷。与分段留矿-崩落法开采相比,采用充填法开采时,由于充填体的支撑作用,最大应力集中系数由1.18减小到1.04,塑性区范围由12~18 m减小到4~8 m,矿体采场顶板覆岩的采动矿压显现特征明显减弱。     

干式充填体下中段矿柱回采综合技术研究

本文介绍的超前注浆造顶上向进路尾砂充填连续采矿法,通过“模糊数学优选采矿方法、数值模拟优化采场结构参数、超前注浆固结造顶、无界限连续回采工艺、侧伏进路断面、快速脱水加筋尾砂充填、采场顶板智能动态监测”为技术特色的非胶结充填体下破损阶段矿柱安全、高效回采成套技术,有效解决了河东金矿老采区残留矿柱资源的综合回收难题,增加矿山可采储量,提高矿山经济效益。     

中深孔爆破处理浅埋采空区的实践

基于九江矿业北林场采区4#采空区现状调查和围岩特征,提出以中深孔爆破崩落法诱导上部围岩冒落充填采空区的方法,采用理论分析采空区失稳原因,运用FLAC3D数值模拟分析采空区爆破后位移变化,结果表明,中深孔爆破崩落上部围岩,导致采空区暴露面积增大,水平、竖直方向位移增大,采空区顶板和矿柱失稳。通过现场诱导采空区上覆岩层充填采空区实践,验证了中深孔爆破崩落法处理浅埋采空区的可行性。     

厚硬顶板采场注水软化的数值模拟

长壁采场上覆岩层中的厚硬岩层(顶板)，其冒落会造成剧烈的矿山压力显现，处理不当往往产生灾难性后果。在适宜条件下，用注水软化法对厚硬顶板在其冒落前进行处理，可有效控制采场矿山压力。针对某矿具有厚硬顶板的采场上覆岩层注水软化前后分别建立平面应变力学模型，用RFPA^2D软件摸拟了软化前后采场上覆岩层的冒落情况及支撑压力变化。