某铁矿缓倾斜厚大矿体采矿技术研究

某铁矿出于安全考虑,前期的崩落法无法继续使用,深部矿体的回采方法必须及时变更为充填法。为了确保充填法采矿安全、高效,根据矿山实际矿体、围岩稳定性特征,提出4个回采方法,经过模糊综合评判选择分段凿岩阶段空场嗣后充填法。在此基础上针对如何选择采场结构参数,才能确保回采过程采场的稳定,采用数值模拟对深部矿体采场结构参数进行方案优化,在采场长度为100 m,预留10 m间柱的情况下,模拟了采场宽度13 m、15 m、17 m3个方案,采场的最优宽度确定为15 m。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

The Numerical Simulation of Central Nanminghe Iron Mine Block＇s Mining Parameters Optimization

借助FLAC3D数值计算,建立了南洺河铁矿矿块回采过程三维数值模型,在不同岩体位置设立了应力应变监测点,分析了8 m和10m2种矿块结构参数条件下不同开采时期的岩体三维宏观力学特性,通过对比采区岩体力学特征、充填体力学特征以及岩体移动变形规律及破坏情况对矿块结构参数进行优化,确定是否留设永久矿柱.结果表明,围岩稳定状况在采用8 m宽采场结构参数时要明显优于10 m宽采场的结构参数,矿体回采时不预留3 m宽条形矿柱充填后顶板只是出现小幅度沉降,不会出现大规模冒落现象.     

南洺河铁矿中部矿段开采参数优化的数值模拟

借助FLAC3D数值计算，建立了南洺河铁矿矿块回采过程三维数值模型，在不同岩体位置设立了应力应变监测点，分析了8 m和10 m 2种矿块结构参数条件下不同开采时期的岩体三维宏观力学特性，通过对比采区岩体力学特征、充填体力学特征以及岩体移动变形规律及破坏情况对矿块结构参数进行优化，确定是否留设永久矿柱。结果表明，围岩稳定状况在采用8 m宽采场结构参数时要明显优于10 m宽采场的结构参数，矿体回采时不预留3 m宽条形矿柱充填后顶板只是出现小幅度沉降，不会出现大规模冒落现象。     

大庄子金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法试验

大庄子金矿的矿体属于缓倾斜中厚矿体，试验采用矿房矿柱两步回采嗣后充填采空区的方法开采，并取得了成功，该采矿法先回采5m宽的矿柱，对矿柱采场的空区用尾砂胶结充填，然后回采8m宽的矿房，矿房采场的空区用尾砂充填，作者详细地介绍了采场结构和回采工艺及所取得主要技术经济指标，试验成功的采矿法现已在大庄子金矿全面推广应用。     

下行中深孔空场嗣后充填采场结构参数优化研究

充填体下进行矿体回采时采场的稳定性至关重要,合理的采场结构参数对保障采场安全高效的回采起重要作用。以喀拉通克铜镍矿2_^#矿床东段矿体为工程背景,基于现场充填体假顶厚度,通过荷载传递交汇线理论、跨厚度比法、国外经验图表法和经验类比法预估采场极限跨度,并利用FLAC_^3D数值模拟软件对7 m、8 m和9 m 3种采场跨度方案进行数值模拟研究,分析不同采场跨度对围岩位移场与应力场变化及塑性区扩展规律的影响,确定在充填体假顶作用下最优的采场结构参数。研究结果表明：当采场跨度为8 m时,既能保证采场稳定性,又能最大程度发挥采场生产能力。     

不良充填体条件下Ⅱ步骤采场结构参数优化

安徽芜湖和成矿业主矿体采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采,Ⅱ步骤采场回采进度因Ⅰ步骤采场充填质量问题而严重滞后.为安全高效回采不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场,推荐Ⅱ步骤采场采用分段凿岩低阶段空场嗣后充填采矿法,利用 FLAC３D 软件与 Rhino建模软件对６种不同采场结构参数方案进行数值模拟研究,确定的最优采场结构参数为:当 Ⅱ 步 骤 采 场 两 侧 充 填 体 强 度 为 一 侧 大 于 ２MPa,另一侧小于２ MPa、大于１ MPa时,护壁厚度为３m,顶柱厚度为５m,间柱厚度为５m;当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度均小于１MPa时,护壁厚度为３m,顶柱厚度为６m,间柱厚度为４m.研究结果可为同类型矿山不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场回采提供借鉴.     

梅山铁矿塌落界线外残留矿体开采技术研究

针对梅山铁矿塌落界线外矿体开采技术的特点,提出了采用分段空场嗣后充填法,分析了底部结构的布置和回采工艺特点等,并结合自然平衡拱理论,采用计算机仿真模拟技术,对分段空场嗣后充填法回采过程中的围岩应力、位移变化规律及塑性区分布情况进行了计算分析,揭示出顶板岩层拉应力是影响该采场稳定性至关重要的因素。将顶板岩层所受的最大拉应力作为衡量采场稳定性的指标,应用正交试验法对不同采场结构参数进行优化,得出梅山铁矿塌落界线外矿体采用矿房采场跨度14 m、矿柱采场跨度10 m和顶板厚度8 m的结构参数,能保证安全开采的需要。     

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。     

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m²;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为：采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采。     

充填法两步回采采场结构参数优化

后观音山铁矿露天转地下交接工作已基本完成, 为了选取合理的采场结构参数, 根据矿岩与充填体力学参数, 运用ANSYS有限元分析软件, 对充填法两步回采的采场结构参数进行了优化。利用ANSYS模拟不同采场的结构参数、采场顶板厚度及多采场回采模式下的采场应力状态和变形情况, 综合分析模拟结果, 最终确定最优方案。模拟结果表明: 采场结构参数为20 m矿柱、30 m矿房的模型为最佳方案。该结果在矿山应用中取得了很好的效果, 确保了地下矿产资源回采的安全性和高效性。     

阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用 FLAC３D 软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析.结果表明:跨度为１６m、１８m、２０m 和２２m 的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中２０m 和２２m 跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区.二步骤回采矿柱时,跨度为１８m、２０m 和２２m 的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏.考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为１６m,最优回采顺序为“隔一采一”.     

夏甸金矿上向水平分层充填法结构参数优化的数值模拟

夏甸金矿-692 m水平以上采用点柱式上向水平分层充填法进行回采,在回采时矿房宽6 m,矿柱宽度为2 m,2 m的矿柱不回收,造成了较为严重的矿量损失。因此,对夏甸金矿-692 m水平以下的采场采用的采矿方法进行优化,采用了上向水平分层充填法进行回采。基于FLAC^3D数值模拟软件对采场结构参数优化,通过模拟不同矿房矿柱的宽度方案,观察不同方案采场中的应力、塑性区情况来确定最佳的矿房宽度和矿柱宽度。研究发现：当矿柱宽度为4 m时,其矿柱中岩体塑性变形程度低,矿柱完整性好,安全程度高,矿房宽度为5 m时,塑性区面积最小,塑性变形最弱。因此,选择矿柱宽度为4 m,矿房宽度为5 m是最佳的结构参数。     

基于MIDAS/GTS的上向水平分层充填法结构参数优化

利用MIDAS/GTS软件对杨林坳矿上向水平分层充填法的结构参数进行优化,包括采场结构参数及上向进路充填法进路规格的优化,以确定适合杨林坳矿体开采技术条件的采场结构参数。模拟结果表明,合理的采场结构参数为矿房宽15 m,矿柱宽10m;进路规格为3m×3m。合理的结构参数确保了矿山开采的安全,对同类矿山的生产设计工作有一定的指导作用。     

某金矿充填体下顶底残柱开采技术实践

为确保矿山充填体下顶底残柱的安全高效回采,根据顶底残柱赋存特征及开采技术条件,提出一种U型钢支架小进路充填采矿法,对采场结构参数、采切工程、回采工艺、采场支护、充填及工作组织等进行了详细介绍。现场工业试验表明,该方法能够安全、经济、高效地回采充填体下顶底残柱矿体,采矿成本为60. 56元/t,矿石损失率为5. 3%,贫化率为4. 8%,具有较好的技术经济指标,可为类似赋存条件下的顶底残柱开采提供借鉴。     

基于协同理念的地下采场稳定性分析及结构参数优化

针对某大型露天-地下联合开采铜矿山的开采现状,将协同理论引入地下采场的稳定性分析,主要考虑了地下采场中矿房、矿柱以及充填体假柱在结构尺寸上的协同作用,对原有采场结构参数进行了改进。为保证改进后地下采场在巷道掘进及矿房回采过程中的稳定,对3个充填方案下掘进巷道和回采采场的稳定性进行了数值模拟。结果表明：对于不同的充填方案,在待开挖矿体中掘进较大尺寸的巷道,其巷道基本稳定;回采过程中,其采场的稳定性与充填体刚度相关,充填体的刚度高低结合,采场应变、位移较理想。底部块石胶结、上部尾砂胶结充填是地下采场的首选方案;采用的大采矿横巷9 m扩底采场结构方案,回采过程中,采场顶板的稳定性提高了,同时出矿巷道的变形较小、保持稳定,该改进采场结构参数具有明显的优势。     

近距离磷矿层水下开采采场稳定性分析

为研究老虎洞磷矿近距离磷矿层水下开采时采场稳定性,采用弹性力学方法计算了两矿层采场允许最大暴露面积,结合ANSYS有限元分析软件优化了上向水平分层充填法采场结构参数,并对2种采矿方法多个采场同采进行了采场稳定性分析。结果表明：采用上向水平分层充填法,采场垂直走向布置时,合理的矿房宽度应为6~8 m;2种采矿方法达到设计同采采场数目时,采场稳定性较好,设计的采场结构参数能够满足安全高效回采的要求。     

凡口深部采场结构参数优化研究

采场结构参数与回采安全直接相关,合理的采场结构参数是实现深部矿体安全高效开采及控制地压危害的重要保障.采用三维有限元数值模拟分析了凡口铅锌矿深部采场不同回采方式及考虑温度变化和冲击地压情况下的结构参数,并进行了优化研究,得出凡口深部矿体的合理采场结构参数为采场宽度8～10 m,分层高度不大于5 m.     

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1 000万t/a超大规模地下开采为工程背景,利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径,并基于“隔三采一”的开采方案,采用FLAC^3D软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟,从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明,当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时,采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明:二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时,采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加,底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致,确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m,一步骤矿房宽15 m,二步骤矿柱宽18 m,采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。     

上向水平分层进路充填采矿法在杜达铅锌矿的应用

杜达铅锌矿100 m中段矿体构造发育,厚度较大。为确保矿山安全高效回采作业,同时降低采矿贫化率和损失率,提高资源回收率,提出了上向水平分层进路充填采矿法。沿矿体走向划分盘区,盘区内自矿体下盘向上盘每隔4～6 m划分一个采场,采用间隔式进路回采结束后进行接顶充填,充填体养护后进行下一循环的回采工作。上向水平分层进路充填采矿法在杜达铅锌矿100 m中段成功应用,以进路为回采单元,缩小了采场暴露面积,控制了顶板,保证了作业人员和设备的安全,并且提高了采场生产能力,将损失率与贫化率降低到10%以内,提高了资源回收率,矿山经济效益显著提高。实践表明,上向水平分层进路充填采矿法是开采倾斜中厚破碎矿体的一种有效方法。