下向进路充填采矿法人工假顶优化研究与应用

下向进路回采过程中，人工假顶的稳固性是保证下向进路采场安全的重要因素。通过对三山岛金矿下向进路采场人工假顶受力情况进行分析，结合薄板理论，计算出人工假顶厚度与抗压强度函数曲线并得出人工假顶合适的厚度与强度，即人工假顶厚度为0.8 m,强度不小于1.5 MPa,并结合现场实际应用并利用FLAC3D数值模拟软件对下向进路采场回采前后人工假顶应力场、位移场及塑性区分布规律进行分析。结果表明，0.8 m厚的人工假顶在下向进路采场回采过程中能保持稳固性，保证下部采场的安全性，研究结果可为矿山下向进路人工假顶设计和施工提供理论依据。     

某银铅锌矿下向进路充填法采场结构参数优化研究

针对某银铅锌矿62线以西泥化围岩破碎矿体开采问题,开展了下向进路充填法采场结构参数优化研究。通过选用简支梁模型和两端固支梁模型对人工假顶和预留顶柱进行力学分析,得出了假顶在不同厚度及进路宽度情况下的弯矩拉应力极值表达式,并引用尖点突变理论推导出了顶柱失稳极限厚度尺寸。建立了高灰砂比(S固粉掺量14.3%～25%)强度预测模型,通过安全系数法确定假顶强度的安全约束,并进行充填成本分析,建立了人工假顶安全-经济模型。分析计算得出:该矿最优进路宽度3m,假顶厚度1m,假顶配比1:6,单条进路充填成本71.13元/m~3;安全系数1.5,极限矿体厚度9m情况下,顶柱厚度为8～10m较为安全经济。     

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。     

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。     

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。     

基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10～0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m³,质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m     

极破碎中厚矿体开采方法及稳定性分析

根据极破碎中厚矿体开采中下向进路承载层受力特点, 将其简化为受均布载荷及自重应力的简支“梁”模型, 求出承载层最大拉应力σ_tmax的表达式, 并以最大拉应力强度理论作为承载层的破坏判据, 由此得出下向进路不同承载层厚度与安全系数的关系曲线。当进度高度为3.4 m, 进路宽度为3.0 m时, 安全系数法分析表明人工假顶厚度1.4 m为最优。利用二维有限元分析矿山原有的1.0 m厚人工假顶与安全系数法得出的1.4 m厚人工假顶进路的稳定性, 结果表明下向进路回采时, 影响进路稳定性的主要因素是充填体的力学特性, 顶板沉降位移统计表明, 采用1.4 m厚人工假顶的进路顶板稳定, 与安全系数法分析结果一致。     

新城金矿高地应力条件下顶底柱规模化采矿技术研究

新城金矿V~#矿体-580 m中段顶底柱留有大量矿石且品位较高,为减少资源损失,扩大企业经济需要,亟需对顶底柱进行回收。结合新城金矿-580 m中段地质赋存条件和高地应力等特征,设计了进路垂直于矿体走向布置的上向进路充填采矿法,从矿体最上盘第一条进路开始,以采场联络巷为终点,沿矿体走向方向后退式回采,垂直于矿体走向从上盘到下盘依次回采。采场沿矿体走向方向布置,和人工假顶的方向正好呈十字交叉状,使得每一采场回采时所暴露的各条人工假顶的面积都很小,胶结充填后能很好地维护顶板的稳定性。试验结果表明,V~#矿体-580 m中段实现了顶底柱规模化开采,矿石损失率大约为31.6%,顶柱回采的最大作业能力为1 300 t。上向进路充填采矿法科学合理、简单高效,对类似地质条件矿体开采具有借鉴意义。     

下向进路充填采矿法人工假顶强度及配筋参数研究

构筑人工假顶是下向进路充填安全高效采矿的关键和前提,人工假顶充填体强度与配筋参数相互关联,直接决定着回采作业的安全性与经济性。通过建立顶板多层充填体普氏平衡拱模型,优化下向进路充填假顶所受荷载的计算方法;应用薄板理论及弹性力学理论并结合下向进路充填采矿工艺,解析充填体假顶强度要求;将钢筋混凝土结构设计方法应用于下向进路充填假顶配筋率计算,形成下向充填采矿人工假顶强度及配筋率的整体方案。以某金银矿山大结构参数（5 m×5 m）回采进路为例,提出假顶厚2 m,充填体强度不小于5 MPa,Φ12 mm钢筋（HRB335）网度300 mm×300 mm,配筋率0.106%的技术要求,对合理构筑人工假顶和安全高效应用下向进路充填采矿法具有指导意义。     

人工假顶充填体稳定性数值分析

焦家金矿北部矿山矿岩破碎、充填体稳定性不理想,本研究对该矿不同进路的采场结构和人工假顶承载层厚度条件下承载层及相邻充填体的应力、应变、塑性变形等情况进行了数值模拟、非线性分析。根据分析结果,12种模型的承载层压应力过大,极有可能发生破坏;相邻充填体几乎均发生压坏现象,进路回采安全性差。故建议优化人工假顶构筑工艺,增加承载层强度,提高进路回采安全性。     

中段矿柱进路回采工艺及参数优化

针对厚大矿体阶段矿柱采用上向分层进路回采采场布置特点,应用岩石破裂过程分析方法,从分析上覆岩体、采矿点柱、间柱和阶段矿柱受力状态及力学关系着手,建立起进路回采工作面顶板力学状态数学模型,分别计算了进路沿走向和垂直走向两种布置方式对暴露顶板稳定性的影响,并计算出不同进路宽度时的最小护顶矿层厚度,计算结果为进路采矿采场采准布置及安全管理,提供了较好的理论依据。     

新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱采矿方法研究

针对新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱回采存在安全隐患的问题,提出垂直于矿体走向布置采场的上向进路充填采矿方案。介绍了开采方案的盘区及采场划分、采准工程布置、回采顺序、回采工艺和巷道掘进及顶板管理等。为了验证开采方案的正确性,运用振弦式锚杆测力计和钢尺收敛计对采场和巷道的稳定性进行了监测。结果表明所采用的采矿方法是合理的,为顶柱的回采提供了理论依据,具有重要的实践意义。     

和睦山矿采矿方法的改进

和睦山矿采用分段空场嗣后充填采矿方法,矿房回采到一定阶段形成一定空区后,采场出现顶板冒落、矿柱垮塌等现象,导致矿区矿石贫化率大,回采率低。通过分析,矿区矿岩稳定性差是造成采场顶板冒落、矿柱垮塌的主要原因,采用上向水平进路充填采矿法能有效降低矿石贫化率,提高矿石回采率。     

顶底柱残矿回采的临时支护配合间隔进路式方法的应用

在康家湾开展顶底柱残矿回采已有10多年的历史,积累了丰富的经验,总结提出了顶底柱残矿进行回采的临时支护配合间隔式进路回采方法。通过10多年的实践,回采出20余万吨高品位顶底柱残富矿,取得良好的效果。证明该种施工方法和工艺流程非常适用顶底柱残矿安全高效回采。本文分析总结该施工方法的支护参数和施工工艺,为国内使用充填采矿法的矿山安全回采顶底柱残矿具有重要的作用和意义。     

阶段矿柱分条回采采场稳定性数值模拟与参数优化

本文针对水平厚长较大的阶段矿柱采用上向分层分条回采的采场布置特点,应用岩石破裂过程分析方法,建立起分条回采工作面顶板力学状态数学模型,分别计算了分条沿走向和垂直走向两种布置方式对顶板稳定性的影响,得出了对应各不同分条跨度的最小护顶层厚度。利用该方法的计算结果,对采场回采分条的布置方式、分条跨度、分条长度的控制,护顶矿层安全厚度的确定,提供了较好的理论依据,对阶段矿柱的回采具有指导意义。     

三鑫金铜矿复杂充填体下间柱回采稳定性研究

针对复杂充填体下间柱回采的稳定性问题,以湖北三鑫金铜矿-370 m中段开采为依托,提出了优化方案:间柱矿房分3层从下往上回采,每层矿房尺寸为12 m×10 m,留设厚度为1 m的护壁矿体。利用相似模拟试验手段对该方案的间柱回采过程的稳定性进行研究,揭示回采矿房两侧及顶板的位移和应力变化规律。并借助有限差分软件FLAC3D对相似模拟试验结果进行了对比分析。结果表明:相似模拟试验结果与数值模拟结果具有较好的一致性。在间柱回采过程中,矿房两侧及顶板位移量均较小,应变值趋于稳定,表明基于该方案的回采过程稳定性良好,可实现间柱的安全高效回采。     

某矿分段空场嗣后胶结充填底柱置换方法研究

某铜矿在回采过程中留有大量顶底柱,为安全回收顶底柱中的高品位矿石,减小损失,采用分段空场嗣后胶结充填采矿法,并以高强度充填体置换底柱,铺设人工假底作为下中段的人工假顶。结合矿山生产条件,展开了底柱置换方法研究,确定出了置换空间形成的方法和参数。通过理论计算出了钢筋混凝土的配筋,并提出了具体的钢筋铺设工序。该方法已被矿山成功应用,可为同类矿山借鉴。     

上向进路充填采矿法

金川二矿区东部2号矿体矿石中等稳固,节理发育,矿体中的辉绿岩脉易发生片落。为此决定采用上向进路充填法进行回采。由于该法先在二期进路一侧或两侧平行开挖一期进路,利用密实的充填料作为支撑顶板的壁帮,然后进行巷道式采矿,因而充填体兼有两种功能:既作为一期进路回采时的地板,又是二期进路回采时的人工矿柱。本文介绍这一方法的试验情况,结果表明具有高的生产能力,综合生产能力达1036t/d.     

分段空场崩落采矿法顶板稳定性分析

蜂子山铅锌矿ⅪV1主矿体上下盘围岩均不稳固,试验应用改进的分段空场崩落采矿法。采用三维有限元对其护顶矿层和隔离矿柱的稳定性进行模拟分析。通过比较4种方案的应力、安全率和塑性区分布,优选了合理的采场结构参数。研究结果表明:矿房回采时,护顶层厚度对顶板稳定性有显著影响,顶板稳定性随护顶层厚度增加而提高;采场跨度对顶板稳定性也有较大影响,随采场跨度增加而降低。选取适当的护顶层厚度和控制采场跨度可有效保证空场稳定性,论文研究成果可为实际采矿设计和岩层控制提供理论依据。