充填体下阶段水平矿柱回采顶板安全厚度及进路充填采矿法

为了安全回采松散矿碴及低强度充填体压覆下的阶段水平矿柱,采用古典杨森散体压力理论及矩形等厚薄板力学模型分析了留设顶板受载情况及安全厚度,并通过工程实例进行了验证。结果表明,当上中段破碎底部结构不予回采,下中段顶柱留设安全厚度时,可通过进路式充填采矿法实现水平矿柱的安全开采;其中,下中段顶柱高5 m,采高3.5 m,顶板安全厚度1.5 m,矿石回收率68%,贫化率3%,取得了较好的安全与经济效益平衡。     

某铜矿分段空场嗣后胶结充填人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中留有大量矿石在顶柱中成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。     

胶结充填采矿法顶柱回采实践

琅琊山铜矿经过50多a的开采,-285 m以上中段矿体陆续进入顶柱回采阶段。为了实现安全、高效回采顶柱,通过相似工程类比分析、现场试验,最终选用水平进路分级尾砂胶结充填法。实践证明,此法回采顶柱能确保施工安全,为矿山实现稳产提供有力支撑。     

赤马山矿分段矿房法

长沙矿山研究院在赤马山矿开展了中深孔分段矿房法试验研究。这种采矿方法是将现有50m高的中段划分为两个采矿分段,用中深孔回采矿房,待崩落的矿石放完后,用深孔回采顶柱。矿房沿走向布置,不留间柱或仅在中部留一个间柱。电耙道及堑沟巷置于矿体下盘,设分段斜顶柱。由于矿岩基本稳固,按工程类比法,采场暴露面积控制在400～300m~2以内,为避免上盘围岩片落,斜顶柱     

大红山铁矿某富矿体阶段预留顶柱安全回采工艺研究

大红山铁矿某富矿体采用两步骤分段空场嗣后充填法开采,自上而下划分为多个阶段回采,阶段间预留10 m厚顶柱,顶柱永久损失。为提高资源利用率和开采工艺技术水平,通过空场法与充填法的联合应用,充分利用尾砂充填工艺技术优势,可实现顶柱资源的安全回收利用。预计回采顶柱残余矿石资源量5万t,创造经济价值1 200万余元,具有良好的经济效益和社会效益。     

某铜矿分段空场嗣后胶结充填法人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中在顶柱中留有大量矿石,成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2 640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。     

张庄铁矿充填法开采顶柱安全厚度数值模拟研究

充填采矿法开采的矿山,最后一个阶段顶柱的合理厚度设置对于矿山安全高效至关重要。如若顶柱厚度太薄,易引发顶板破裂和垮塌,危害矿山人员安全;如若顶柱过厚,则会造成矿产资源的浪费。因此,通过数值模拟手段,基于位移场、应力场、塑性区及安全系数综合分析结果,对张庄铁矿充填法开采的顶柱安全厚度进行了研究,确定合理的顶柱厚度,即可保证开采的安全性,又兼顾了矿石回采的经济性。研究结果表明,根据矿房跨度的不同,可确定张庄铁矿充填采矿法开采的顶柱厚度为15～20 m,为类似矿山顶柱安全厚度确定提供一定的参考依据。     

澳大利亚深部开采的通风与制冷

采矿方法与通风布置澳大利亚贱金属矿山采用的两种主要采矿方法是分段空场法(采后充填)和分层充填法。凿岩与出矿机械化程度高,工班回采效率超过50吨。分段空场法各分段回采的矿石经中段拉底巷道出矿。出矿口与矿石溜井之间的距离通常不超过120米,一般采用柴油铲运机出矿。根据矿体的厚度,在分段底部掘1～2条凿岩平巷。矿体厚度超过100米时,要留顶柱,并在该顶柱下面分两个分段采场。     

缓倾斜破碎矿体全废石充填采矿法的应用

阿尔哈达铅锌矿缓倾斜矿体主要采用浅孔溜矿法开采,矿石回收率为65%～69%,贫化率26%～30.6%。生产过程中为保证安全,顶柱需预留10～12 m,且存在顶柱、间柱回收困难等一系列问题,导致矿石回收率低、贫化率高、安全风险大,矿山效益差。为此,进行了全废石充填采矿方法的研究,使矿石回收率提高到88%～91%,贫化率降低到10%～12%,且在很大程度上提高了回采作业面的安全系数,延长了矿山服务年限,提高了企业效益。     

某矿山充填体下回采矿体安全顶柱厚度预测研究

为实现提前达产,某地下开采生产矿山采用上下两个中段(-130m和-410m)同时回采,其中上部中段(-130m中段)采用分段空场法回采,采空区由废石或非胶结尾砂充填处理。为保证下部中段回采的安全稳定,需在充填体下方留设一定厚度的顶柱。作者通过理论分析计算及数值计算相结合的方式对安全顶柱厚度进行预测研究,为保障下中段回采的安全性、提高资源回收率及有效控制地压提供技术支撑。     

残留矿柱回采与空区稳定性的有限元模拟研究

采用有限元数值方法，对某金矿残留矿柱回采及采空区稳定性进行了分析研究。结果表明：Ⅳ－4矿脉采空区充填后对维护夹壁稳定性有重要作用，上部中段比下部中段矿柱加采稳定性好，460m及其以下中段底柱回采前需采取充填或加大顶柱高度措施，采场底柱留中间采两端的回采方案稳定性最好。     

锡铁山铅锌矿424及430采场间柱回采方案研究

锡铁山铅锌矿424采场矿房爆破失败,顶柱塌落,致使间柱两侧空区内充满废石,间顶柱20多万t高品位矿石无法按原计划爆破,后改用有底柱分段崩落法回采间顶柱,获得了成功。最大限度回采了间顶柱矿量,减少了二次贫化和损失,也为矿山应用新的采矿方法开创了一个良好开端。     

琅琊山铜矿胶结充填远端输送的实践

琅琊山铜矿-245 m中段以上顶柱量较大,为了充分利用资源,琅琊山铜矿经过几年的研究和试验,采用压力泵增加胶结体管道输送压力,实现了胶结充填远端输送,同时胶结充填的各项指标均在正常范围内,接顶效果较好,为上部中段顶柱回采提供了有力的保证。     

某矿山钢筋混凝土人工假顶设计

地下矿山采场顶柱是指由采场顶部终止回采水平至上部相邻阶段运输巷道底板之间，为了保证安全而留设的保护矿体。对于矿体顶底板围岩较为稳固、矿石资源价值较高以及充填材料缺乏的矿山来说，顶柱的留设势必造成不必要的资源浪费，并给矿山企业带来较大的经济损失。由于地质条件的复杂性、井下作业的局限性以及爆破落矿的破坏作用，留设的矿石顶柱往往不能较好发挥其设计作用。在保证采场内作业安全的前提下，为了回收该部分矿石资源，某矿山采用受力状态分析、理论计算等方法，设计出一种地下矿山钢筋混凝土人工假顶结构。通过造价及经济效益计算，设计的钢筋混凝土人工假顶造价为80万元，置换出的矿石顶柱资源价值为264万元，具有较好的经济效益。     

空场—崩落联合采矿法的应用

桃林矿将５０ｍ长的矿块划分为两个矿房、两条间柱及顶柱，首先用空场法回来矿房，然后用阶段崩落法回采间柱及顶柱。以此达到降低矿石的贫化损失率、缩小大爆破规模、提高爆破质量、改善爆破作业安全的目的。取得了良好的综合经济效益和社会效益。     

和睦山铁矿近顶柱开采进路结构参数优化研究

随着和睦山铁矿的持续开采,在回采至各中段近顶柱位置时地压等各种问题开始凸显。亟需确定合理的进路结构参数,为后观音山矿段近顶柱矿体安全回采提供依据。以此为基础,采用ANSYS对不同结构参数下的进路进行模拟,分析其应力分布特征及安全系数变化趋势,得到不同矿岩稳定性条件下的进路参数优化结果。通过实际工况的对比,最终确定宽度为3.0 m,高度为3.0～4.0 m的近顶柱进路结构参数。该优化研究充分保障了后观音山矿段近顶柱矿体的安全高效回采,为类似条件的采场提供参考依据。     

顶柱稳定性的FLAC~(3D)数值模拟研究

以徐楼铁矿一矿带防水顶柱回采为工程背景,为了在保证安全的前提下回收尽可能多的回采顶柱,提高资源利用率,针对回采防水顶柱的复杂性和危险性的特点,利用FLAC3D软件对部分防水顶柱的回采进行数值模拟分析。对顶柱回采过程中不同回采高度条件下顶板的受力情况进行了模拟分析,得出了回采过程中不同回采高度条件下顶板最大主应力大小及其分布规律,并以此作为判断岩体发生张性破坏及其影响范围的依据,从而分析得出了顶柱安全回采高度,为矿山设计及开采提供理论依据。     

分段空场法分区回采在芨岭铁矿的应用

甘肃金昌铁业集团公司芨岭铁矿矿体属倾斜中厚矿体。矿山主体采矿方法为分段空场法,分段高度为10 m,采用中深孔爆破回采。多年来矿石回收率一直徘徊在50%左右,贫化率高达29%左右。研究表明,分段空场法在该矿应用时存在下盘废石开挖量大、放矿时下盘矿石残留损失大、顶柱无法回收等一系列问题。针对上述主要问题,采用了分段空场法分区回采工艺。实践表明,分段空场法分区回采可使矿石回采率由50%左右提高到68%～71%,贫化率由29%降低到17%～20%,因而经济效益显著。该工艺可给类似矿山提供借鉴。     

无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法在早子沟金矿的应用

浅孔留矿法具有矿块结构、生产工艺、生产技术易于掌握,管理方便,采准布置比较简单,矿石回采贫化率低,采用常规设备易于掌握和使用等优点;充填采矿法具有回采率高,适用于矿石价值品位高的矿山。早子沟金矿采用无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法,结合了浅孔留矿法和充填法的优点,在矿石品位高的矿房铺设钢筋混凝土人工假底,顶柱可随采场上向回采一并回收,回采结束后利用废石、尾砂对采空区进行封闭、充填,既保证了矿山地压稳定,又最大限度地回收了矿石,具有较高的经济效益。     

用于地下工程的改进型的锚索支护系统

以往在新布罗肯希尔联合有限公司的矿山中使用的全长注浆的普通锚索的经验表明,这样的支护方法在高应力区加固顶柱并非完全有效,顶柱发生了破坏,留下很长一段锚索悬挂在顶板上,砂浆和岩石剥落下来,锚索没有充分发挥其具有的承载能力。在该公司采到12中段的三个深孔空场法采场,用普通锚索加固的顶柱中观察到了这种观象。为了支护以后的采场顶柱,提出了一种载荷从岩石到锚索传递机理得到改善和充分发挥锚索强度的支护系统. 对这些顶柱破坏起主要作用的因素是在该地段由于回采引起的较高的应力。加固顶柱以防止破坏是不现实的,所以,要求一种有效的破坏后支护的方法.在所观察的顶柱破坏中,是由于上下盘的闭合、顶柱的膨胀造成了岩石大面积的冒落.因此,这套支护系统要提供破坏后的支撑能力,而且容许顶柱在一定限度内变形,以使矿柱解除应力,而不完全破裂.所提出的这套系统是在预应力混凝土中广为使用的钢绳上间断增设锚头.载荷从岩体向钢绳的传递主要是通过锚头实现的. 在12中段的两个采场用这套支护系统加固了顶柱,采场成功地进行了回采.在采用改进型的锚索支护地段,发生了上下盘闭合,顶柱膨胀以及应力释放,而整个顶柱厚度也得到了维护.