我国地下空区改建尾矿库的市场需求和研究现状

介绍了地下空间区改建尾矿库的市场需求，优势和研究进展情况，最后针对我国地下空区的现状和非的问题，阐述了地下空区改尾矿库的应用前景。     

金属矿露天坑与地下空区尾矿协同充填清洁生产

针对露天坑和地下空区诱发地质灾害、尾矿库存在溃坝风险和破坏区域环境等问题，以金属矿露天转地下开采矿山工程为研究对象，结合阶段空场嗣后充填法开采，发明了不均匀尾矿充填体制作与取样装 置，基于流体弗劳德准则，结合现场原位取样力学试验，提出了考虑尾矿充填强度不均匀特性的强度计算方法；基于测量学与系统工程理论，提出了露天坑与地下空区三维信息提取和尾矿协同充填与排水技术；运用 流体力学和有限元理论构建了一次充填高度和挡墙构筑位置参数优化三维模型，形成了高效—材料再用—低成本轻型挡墙尾矿充填封闭技术。研究成果在石人沟铁矿得到应用，建成了原矿200万t/a的铁矿床露天转地 下开采尾矿充填清洁技术工程示范，取得的主要技术指标为尾矿综合利用率达到100%、嗣后充填成本25元/t、挡墙构筑效率0.016道/(人·时)、构筑成本606元/m2。突破了露天坑与地下空区尾矿协同充填技术瓶颈， 完善了矿山尾矿处置理论与技术，实现了尾矿零排放，消除了露天坑与地下空区安全隐患，推动了冶金矿山生态文明建设，加快了资源绿色开采进程。     

大型地下采空区稳定可靠性分析建模方法探讨

把地下矿山因开采而形成的大型采空区改建为尾矿库,是处理采空区的有效方法。在把采空区改建为尾矿库前,需要对空区围岩进行稳定可靠性评价。但空区围岩稳定可靠性评价不能采用普通结构的模型。本文分别从围岩系统和围岩地表环境出发,对它的建模方法进行了探讨。     

脉群矿床采后空区控制

本文所称的采后空区是指空场采矿法中,中段或矿块结束后遗留于地下的采空场。这类采矿方法,当前在我国的非煤矿山,尤其是有色矿山仍占有很大的比重,而且都存在采后空区处理问题。这里提出的所谓空区处理概念,是指遗留于地下的采空场人为的有效控制,使不危害生产、邻近及地表的建筑物、构筑物以及人员的安全。显然,这问题与采矿方法相关,也与岩体力学相关。     

露天采坑改建为尾矿库的探讨

针对我国矿山尾矿排弃量大、库容积不足,新建尾矿库征地困难的现状,提出了露天转地下矿山利用露天采空区排放尾矿的技术方案。具体到承德黑山铁矿的实际情况,对黑山铁矿1^#露天采场改建为尾矿库的方案进行了初步探讨。     

废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模

采用尾砂充填露天坑能够实现废弃露天坑地质灾害治理与尾矿综合利用的双重目的。针对废弃露天坑下隐伏空区群对露天转地下隔离矿柱安全稳定性影响大的问题，提出了废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模技术。以大冶大红山矿为例，采用等值反磁通瞬变电磁法和微动地震法等综合物探方法，结合采空区现场调查成果，综合推断圈定了隐伏采空区20个，并通过布置钻孔验证了结果的准确性；采用GOCAD软件构建了露天坑地表与采空区综合地质体数字化模型，展现了采空区群空间赋存特性，测算出采空区体积共计55 350.64 m³,为露天坑隐伏空区群安全隐患治理与隔离矿柱的稳定性分析提供了支撑。     

基于重整化群理论的采空区群稳定性分析

为分析地下矿山空区群的稳定性,根据重整化群理论,建立了地下矿山空区群一维重整化群模型,推导计算了空区群系统失稳的临界概率,并给出了一级原包内矿柱的失稳概率计算方法,将复杂的空区群系统稳定性分析问题转化为空区群内矿柱失稳概率与临界概率的比较问题。将模型运用于白山泉铁矿空区群I和空区群II的稳定分析,分析结果显示,空区群I和空区群II的矿柱失稳概率为0.162和0.195,均小于临界失稳概率0.206,说明空区群处于稳定状态。空区群II的矿柱失稳概率0.195接近于临界失稳概率,应加强对空区群II的监测。为了验证空区群一维重整化群模型的分析结果,采用FLAC3D数值模拟分析空区群的稳定性,分析结果显示,数值模拟分析结果与空区群一维重整化群模型的分析结果基本一致。     

地下空区顶板破坏特征物理实验及数值模拟

针对地下空区充填后难以接顶引起顶板破坏并导致地表沉陷的问题,采用物理相似模拟和数值模拟的方法从破坏形式、应力等方面研究了地下空区顶板的破坏变形规律,并对空区顶板内部进行位移监测,降低了单一因素影响的偏离性,提高了空区顶板稳定性评价的合理性。通过物理实验发现：地下空区顶板在垂直加载下,随荷载增加,裂隙首先出现在顶板中心区域,并逐渐向侧帮发育,直至模型彻底破坏;通过数值模拟实验发现：中央区域存在拉应力集中区,该区域最容易破坏;通过监测结果发现：随载荷增加,顶板周端位移较中央部位更小,越接近顶板中心,顶板的位移量差值越小。将物理实验、数值模拟实验与监测结果进行对比,三者吻合较好。研究结果对地下空区处理、地下开采方法及矿柱的留设具有指导意义。     

探讨闭库尾矿库改建固废填埋场的安全稳定性

基于某闭库尾矿库改建固废填埋场实例,分析探讨了改建过程中影响尾矿库与固废填埋场安全稳定的三个重要影响因素,即滩面沉降、尾矿坝与固废堆积体稳定性、排洪可靠性。通过分析可知,滩面因固废堆载引起的沉降量较小,尾矿坝与固废堆积体安全稳定,排洪系统能够可靠运行,使用闭库尾矿库改建固废填埋场,既解决了填埋场选址问题又解决了闭库尾矿库再利用问题,节约了大量土地资源。     

大厂105号矿体无废采选探索与实践

阐述了大厂105号矿体采矿废石、选矿尾矿的综合利用和采矿污水处理情况.采矿空区与废石、尾矿充填达到平衡,采矿废水达标排放,最终实现105号矿体无废开采.     

露天采空区改建尾矿库的可行性研究

针对我国露天转地下开采矿山尾矿排弃量大、库容积不足，新建尾矿库征地困难的现状，提出了露天转地下矿山利用露天采空区排放尾矿的技术方案。并以程家沟铁矿为例，运用ANSYS有限元分析软件，对该矿露天采空区南区排放尾矿和北区地下采矿的情况进行了数值模拟，分析了开挖过程中采场、隔离层和尾矿库边坡的应力、应变情况，并制定了相应的防渗措施。结果表明，该矿利用露天采空区排放尾矿是切实可行的，能够保证矿山的安全生产，其研究成果对减少尾矿库占地，节省尾矿库的建设投资和维护费用，降低由于尾矿带来的环境污染具有现实的指导意义。     

深凹露天坑排尾砂后地下采区稳定性分析

鲁南矿业王峪矿段深凹露天矿闭坑后,由于矿区尾矿库的库容不足,提出了露天坑底部排放尾砂的工艺。通过ABAQUS大型有限元数值软件,模拟了露天坑采结束-坑底干排尾砂-露天转地下第一阶段采矿全过程,分析了露天边坡位移变化趋势以及露天转地下采区的应力分布情况,得出结论：露天坑底排尾砂后地下开采区域应力场没有明显的增加,同时围岩体的塑性区域没有贯通;原露天边坡的水平与竖直位移均在可控范围内。并针对露天转地下过程中坑底积水情况,提出了工程上的防排渗措施,具有较好的工程参考价值。     

井下尾矿库的建设与应用

简述了金岭铁矿建设井下尾矿库的过程。根据尾砂特性分析,采用半承压水理论来计算密闭墙厚度,并利用疏干的方法解决尾矿水对周围水质的影响。1999年投产后已向采空区排入尾矿40余万t,各密闭墙体安然无恙,围岩亦无透水现象。     

孟家堡子铁矿岩移控制方法研究

孟家堡子铁矿露天开采完成后,位于+70 m水平以下的矿体采用无底柱分段崩落法开采,随着井下采矿的进行,覆岩已经冒透至露天坑底,形成了大规模的地表塌陷坑,岩移活动对地表办公区及竖井构成了严重威胁。目前矿山存留的废石无法满足地表塌陷坑充填需求,致使塌陷坑边壁岩移发展无法得到有效控制。根据临界散体柱支撑原理,试验研究了尾砂替代废石充填地表塌陷坑的岩移控制新方法,分析了不同尾砂浓度及散体粒径分布下的尾砂渗透特征,得到了受散体下落高度影响的尾砂混入高度预测表达式。研究表明：70%~80%浓度下的尾砂混入高度范围为130.76~42.36 m,该浓度范围内的尾砂混入高度小于塌陷坑内散体覆盖层的最小厚度,即采用该浓度范围内的尾砂充填地表塌陷坑是安全可行的,最终确定的现场合理尾砂充填浓度为75%~80%。为确保充填作业安全顺利进行,将塌陷坑划分为斜面充填区与饱满充填区,提出了沿塌陷坑轴向与径向三向协同充填方法,为矿山安全、绿色、高效开采提供了有力保障。     

冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究

高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用，引起岩体结构损伤和强度弱化，对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料，其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制，制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样，进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明：①冻融前，随着水灰比的增大，试样初始孔隙率增大、密度降低，进而导致其波速下降；冻融过程中，波速随着冻融次数的增加而减小，且水灰比越大，波速损失率越高。②随着水灰比增大，类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象；当水灰比为0.325~0.35时，类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加，应力应变曲线趋于扁平化，试样由脆性逐渐向延性转化，且水灰比越大，试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。     

尾矿充填地下采空区及塌陷坑脱水工艺研究

采用分极－造粒－压滤工艺对铁矿尾矿进行高效脱水,解决了全尾矿充填地下采空区塌坑的关键问题。研制开发了新型高效流体动力型造粒柱。     

露井联采条件下采动边坡的变形机理研究

通过对露井联采下采动边坡的分析,建立采动边坡梁模型,根据梁的受力及变形,得出梁变形产生拱的范围,即影响边坡范围;利用顶板破断后形成的沉陷范围,给出了采动边坡稳定系数计算方法,并得到最安全采深,结合安家岭露井联采的实践及边坡位移监测,得出902工作面采动下边坡稳定系数为1.38,最大安全采深为309 m。研究结果表明,露井联采条件下采动边坡变形是由于顶板变形引起的岩层倾角变化引起的,可为露井联采采动边坡稳定治理提供理论依据。     

三山岛金矿海底采矿的采准工程优化

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山研究采用机械化上向水平分层全尾砂充填法开采。通过无轨采准系统工程优化研究,确定分层高度为3.3 m,当矿房宽度采用15 m左右时,分段高度采用10～13.3 m比较合适。应用效果证明,优化设计为新立矿区海底矿石资源安全经济开采提供了技术保障。     

全尾砂高浓度充填技术在深井矿山应用研究

简要介绍新型立式砂仓制备全尾砂高浓度充填技术。通过特殊的立式砂仓,合理的控压助流风水造浆技术,将极细粒级的全尾砂直接制备成高浓度砂浆,按试验的配比加入水泥和其它辅料,经搅拌槽充分搅拌混合并调节浓度后,高浓度全尾砂浆或胶结全尾砂浆自流输送到深井充填采空区。有效控制回采区域地压,实现深井安全高效开采。该项技术广泛应用于充填采矿矿山,为无废矿山开采奠定了基础,对金属矿山开采工艺和采矿方法具有巨大的促进和变革作用。     

基于RG井下电视系统的空区冒落监测

排山楼金矿露天转地下后,采用有底柱空场法开采露天境界外矿体,形成了大规模的连续采空区,对地表及井下安全生产埋下安全隐患。RG井下电视系统的空区顶板钻孔监测表明,空区顶板存在3~4段稳定性较好的岩层可作为冒落的控制层,利用钻孔冒落断面形状和350 m平硐观测冒落状况推测空区顶板冒落线形状,并根据冒落线形状提出了留设"L"型安全维稳矿柱、协调矿石回采和充填作业、爆破参数控制和调整排尾砂方向等维护顶板稳固性的技术措施,收到了较好的效果,也为从空区冒落投影线边缘向空区内部逐步渐进的充填处理技术的提出提供了依据。