破碎矿体充填采矿法水压支柱护顶技术及其支护特性

为了解决深井破碎矿体开采中的支护问题,在两步骤回采充填采矿法中采用水压支柱进行护顶。工业试验表明,第一次加压后水压支柱的初始支撑力为9.4~13.2 MPa,支柱工作阻力在前3d内减小较快,之后缓慢减小;支柱高度均随支护时间的延长而缓慢下降,3d后顶板相对稳定。结果显示,水压支柱技术能有效提高破碎矿体开采过程的采场稳定性。     

新型临时支护设备在金属矿山采矿中的应用

针对会泽铅锌矿采矿中存在的问题,进行了水压支柱护顶的采矿实验.通过使用水压支柱临时支护顶板,扩大采矿进路,在保证采场安全的同时,使采场采矿生产能力由200-240t/d提高到300～400t/d,降低了采矿成本.同时对水压支柱对采场的支护能力进行了监测,得出了支柱使用时的主要力学特征.     

倾斜复杂中厚矿体的连续采矿技术研究

介绍了一种适用于倾斜复杂中厚矿体开采的采矿方法.该方法通过采用下盘脉外采准、连续采矿、水平浅孔光面落矿、自行无轨设备加脉外溜井联合出矿、人工隔墙分级尾砂充填和顶板动态监测等综合工艺,取得了采场生产能力大、采准工程量少、采矿贫化损失率低、采矿成本低的技术经济指标,对同类矿床的开采有借鉴和指导意义.     

水压支柱护顶壁式充填采矿法试验研究

锡矿山北矿Ⅲ号矿体品位高、厚度小、顶板围岩稳固性差,原采用杆柱房柱法或杆柱尾砂胶结充填法回采,均存在损失贫化高、采掘比高、采矿成本高及安全性欠好等问题.试验使用水压支柱护顶壁式充填采矿法回采该矿体,在降低损失贫化、减少采准工程和胶结充填量及保证回采安全等方面均取得了较好效果,从而为锡矿山类似矿体的回采提供了新的借鉴依据.     

黄金洞金矿厚大破碎矿体开采的研究与实践

厚大破碎矿体由于顶板暴露面积大,采场极易出现塌方,安全、高效、低贫损开采是其开采的关键。以黄金洞金矿厚大破碎矿体为研究对象,针对原采矿方法存在的支护成本高、生产效率低、矿石损失大和顶板易冒落等技术难题开展了研究,提出了SYZ型水压支柱控顶与小型挖机出矿相结合的上向进路充填采矿法,详细地介绍了采场结构和回采工艺及所取得的主要技术经济指标。     

黄金洞金矿厚大破碎矿体开采的研究与实践

厚大破碎矿体由于顶板暴露面积大,采场极易出现塌方,安全、高效、低贫损开采是其开采的关键。以黄金洞金矿厚大破碎矿体为研究对象,针对原采矿方法存在的支护成本高、生产效率低、矿石损失大和顶板易冒落等技术难题开展了研究,提出了SYZ型水压支柱控顶与小型挖机出矿相结合的上向进路充填采矿法,详细地介绍了采场结构和回采工艺及所取得的主要技术经济指标。     

难采厚大破碎矿体采矿方法试验研究

以黄金洞金矿难采厚大破碎矿体为研究对象,针对其开采中存在支护成本高、生产效率低、矿石损失大和顶板易冒落等技术难题开展了研究,提出了水压支柱控顶与小型挖机出矿相结合的上向进路充填采矿法。通过水压支柱控顶和机械化开采实现了厚大破碎矿体安全、高效、低贫损开采。工业试验证明,该采矿方法作业机动灵活、安全性好、开采成本低、生产能力大,是一种适合于黄金洞金矿倾斜厚大破碎矿体的理想采矿方法。     

破碎中厚矿床上向超高进路安全高效开采方案研究及实践

针对破碎中厚矿床传统上向进路充填法开采中“短掘短支”采矿中存在的采矿成本高、采场顶板维护成本高和生产效率低的难题，提出了采用上向超高进路充填采矿法，其将2～3进路（约6～8 m）设计为一个超高进路，采用深孔凿岩台车凿岩爆破落矿，遥控铲运机快速出矿，大幅降低了高昂的采矿直接费用和采场顶板维护费用，采场生产效率也提高了100%，推广应用取得了良好的经济效益。     

低分段空场小步距嗣后充填法在某铜矿的应用

某铜矿500 m水平西部区域为破碎难采矿体,采用低分段空场小步距嗣后充填法进行开采,对回采方案中的采场结构参数、采切工程布置、回采工艺、顶板管理等进行了详细论述,并对低分段空场小步距嗣后充填法和原采矿方法分段崩落法进行了开采技术经济指标对比。研究结果表明,低分段空场小步距嗣后充填法相比于原分段崩落法开采,虽生产能力有所下降,采矿成本有所增高,但实现了本区域恢复开采,工人作业环境安全得到了有效保障,矿石贫化率降低了54.9%,出矿品位提高了40%,损失率降低了17.2%。     

新型高水材料充填开采试验研究

基于煤炭传统开采方法存在压煤量大、开采成本高、环境危害大等问题,提出了绿色充填开采方法。通过理论分析、数值模拟及现场工业试验等多种手段,对新型高水材料充填开采的工艺及试验效果进行了分析研究。研究结果表明:新型材料强度高、流动性好可实现自流充填;充填系统由管路自流将采空区充实并支撑围岩,实现了系统高效稳定的运转模式;“采一留三”开采方案实现了开采的安全性,降低开采风险;充填管路内径大于141 mm、管路压力高于15 MPa,保证了管路安全高效的工作;充填开采矿压显现微弱,起到了显著的顶板控制效果,改变了传统垮落法的顶板破断规律。     

大跨度破碎顶板支护方案数值模拟分析及工程应用

为了解决金厂河多金属矿大跨度连续破碎顶板的支护技术难题，开展了矿区岩石力学试验和工程地质调查，获得了大直径深孔采场顶板的岩体质量分级。通过建立矿山典型开采区域的三维数值模型，开展了三种支护方案的数值模拟分析，确定了切顶硐室的“护顶矿壁+点柱”顶部结构布置形式和锚索—锚杆联合支护方案。结合现场应用表明，顶板区域支护后应力值比未支护时降低61.6%，顶板位移量降低了59.4%，大幅度提高了破碎顶板的安全性，保障了矿山安全高效回采，可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。     

“煤体-支柱(架)-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型

针对胶结充填开采中工作面煤壁、控顶区与胶结体形成区间上方的顶板受力问题,考虑胶结体强度前期快速增长、中期缓慢增长和后期稳定的形成特性,以及胶结体对顶板的支撑作用随距离工作面的长度增长而增大的特性,建立“煤体-支柱（架）-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型。基于结构力学解析方法,得到该模型及其2种特殊情况下的岩梁两端支座反力、两端弯矩和整个岩梁剪力、弯矩分布的表达式;确定最大剪力位于煤壁处;加快充填体强度形成的速度,能减小岩梁两端及支座所受应力。模型算例表明：① 支柱和胶结体的介入,较大地改变了顶板应力分布,岩梁剪力和弯矩分布均具有非对称性;② 煤壁处支座剪力和弯矩均大幅高于采空区侧支座的剪力和弯矩;③ 与垮落法开采相似,充填开采岩梁最大剪力和最大弯矩所在位置仍然在煤壁处,但量值均大幅减小,岩梁应力波动幅度小;④ 胶结充填开采有利于减少煤壁片帮,有利于工作面超前支护和顶板管理。     

深部大采高充填开采沿空留巷围岩控制机理及应用

针对深部大采高充填开采沿空留巷支护系统损毁等矿压现象,提出了高水材料充填体性能优化、锚杆索强力联合支护和钢管混凝土组合支架的综合控制技术,并阐明其作用机制。综合多种方法研究分析不同配比方案条件下的充填体力学性能和矿压规律,得出C2组配比材料充填能较快形成稳定平衡大结构;提出降低实体煤帮高度和采用高强锚杆索形成点线面结合的支护结构体系,保障关键支承点实体煤帮稳定,以及高预应力高强锚杆索和桁架锚索系统保障留巷顶板小结构完整;研制的圆钢管混凝土组合支架具有承载能力高、抗弯性能强、塑性与韧性好以及一定让压能力和抗侧压能力等优越性,能适应深部留巷顶板大变形和提升充填体围岩支护性能。现场实践表明,采用综合控制新技术后,无明显周期来压现象,支护系统未发生弯曲损毁现象,充填体侧顶底板移近量达490 mm,实现了深部大采高沿空留巷围岩的有效控制。     

固体充填开采顶板多跨超静定结构分析与充填支架 控制作用研究

为解决不同地质与开采条件下充填支架的关键参数确定问题,以充填开采条件下岩层移动的实际变形形态为基础,将基本顶作为研究对象,建立了基于多跨超静定结构的“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,煤壁和充填体为主要承载体,充填支架对顶板起限定变形作用,据此建立了连续顶板的力学平衡方程和变形协调方程,在充填支架支撑载荷未知的情况下进行问题的求解,将充填体分布弹性地基支承离散为若干跨等效弹性支承,取单跨隔离体进行分析,建立截面切口形变分量方程,进而推导得出跨间截面切口形变分量的矩阵表达式,得到的n+2个变形协调方程与3个平衡方程构成n+5个求解方程,对应n+5个未知约束,所求问题全部得解;为了更真实地反映顶板载荷的分布,更合理地分析顶板、支架和充填体的相互作用关系,尝试将力学模型与数值模型相结合,改变以往力学模型中将顶板载荷作为均布载荷的简化分析方法,建立与力学模型中充填支架作用和充填体参数一致的数值模型,将数值计算得出的覆岩应力曲线作为顶板载荷q(x),代入“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,由此解出模型中所有支座的反力、梁体内力、梁端弯矩等未知量,从而得出顶板载荷、支架和充填体支撑作用力的相互作用关系,通过具体算例分析了不同充填体弹性地基系数和不同顶板限定变形量条件下双顶梁结构充填支架前顶梁和后顶梁支护强度的变化规律,为充填支架关键参数的确定提供有效依据。     

缓倾斜中厚矿体高效开采技术研究

为探索破碎顶板下缓倾斜中厚矿体的地下开采技术,实现矿体的快速、高效开采,以金厂河多金属矿缓倾斜中厚矿体为研究对象,分析了矿岩岩石力学参数及岩体质量级别,根据不同的开采技术条件,优化选取合理的采矿方法及采矿装备。根据研究成果,矿体顶板大理岩稳固性较差,矿体稳固性较好。厚大矿体采用大直径深孔嗣后充填采矿法,中厚矿体采用预留矿体护顶的中深孔空场嗣后充填采矿方法。研究表明:根据矿岩稳固性分级及矿体开采技术条件,采用不同的采矿方法,能够满足矿山开采产能和贫损指标控制的要求;破碎顶板采用支护加固处理或预定矿体顶板护顶的方式,能够很好地保障采场顶板的稳定性,为采场的大规模开采创造有利的外部条件;开采技术适用于破碎顶板下的缓倾斜中厚及厚大矿体的地下高效开采,可大幅提高开采效率,有效控制矿体开采经济指标。     

前河金矿下向分层胶结充填法的试验研究

前河金矿赋存着矿岩不稳定的急倾斜多层薄矿脉，开采技术条件复杂，在现场进行了下向分层胶结充填法的工业试验，实施了多层矿脉组合开采、无掏槽爆破、木架支护和黄泥充填接顶等综合开采技术，取得了较好的开采效果．     

小跨度分段充填法在某破碎铜矿中的应用

针对某铜矿床矿岩破碎、稳固性差的开采技术条件,初步评价了岩体质量,分析了顶板不支护时允许跨度和暴露面积。综合矿岩稳固性、回采安全和技术经济方面分析了矿山应用分段充填法的可行性,提出了小跨度分段充填法,并对采矿工艺进行了研究。该采矿方法通过协调匹配采场结构参数,充分利用矿岩的自稳能力,结合预控顶加强顶板和留矿支撑侧帮的措施,可有效地维持采场的稳定。现场应用结果表明：该采矿方法安全程度高,技术和经济指标较好,可在矿山推广应用。     

顶板破碎富水矿山的机械化上向水平分层充填采矿法

针对华东某铜矿矿体顶板破碎,采场容易冒顶,采场富水,底板多次突水的问题,在矿山原有的点柱式分层充填开采的基础上,提出了机械化充填开采新方案。方案充分利用上向水平分层充填法矿石损失贫化小,地压管理效果明显,能有效防止冒顶、片帮、突水等矿山灾害的特性,结合机械化开采生产效率高、开采成本低、作业安全和工作环境好的特点,采用机械化上向水平分层充填采矿法。充填方案采用胶结与全尾砂充填间隔充填,进行连续开采,胶结材料为复合型高水速凝材料及尾砂。矿山生产表明：新方案使矿山采矿效率提升1/3,矿石回收率提高4%,贫化率降低0.4%,也为矿山作业安全提供了强大保障,有效克服了矿山冒顶、突水、生产效率低等问题,可为其他类似矿山开采提供一定的参考与借鉴。     

空巷灌浆充填技术在岳城煤矿1307工作面应用

针对综采工作面过空巷时易发生顶板垮落及煤壁大面积片帮等问题,提出了空巷灌浆充填技术体系,并对充填效果进行了现场验证。结果表明,过空巷期间巷道顶底板围岩变形均在控制范围之内,支架初撑力、末阻力、顶板周期来压情况均与正常回采阶段无明显差别,巷道内部充填体与煤岩体形成整体,提高了煤层的整体塑性,实现了工作面安全回采。