崩落法转充填法采场隔离矿柱合理厚度研究

对于由崩落法开采向充填法开采转变的矿山,受崩落法开采的采动影响,其工程地质条件会变得相对复杂,围岩完整性及其稳定性相对较差,开采技术条件相对复杂。为确保矿山下步生产作业的安全,必须要在崩落法采场与充填法采场之间留设隔离矿柱。本文结合矿山实际工程地质条件,创新地采用了以考虑采空区顶板垮塌冲击动载荷的弹性小薄板理论为代表的多种理论分析方法确定了崩落法转充填法采场之间水平隔离矿柱的尺寸,采用结合矿山围岩移动参数和Bieniawski矿柱强度理论的方式计算了崩落法转充填法采场之间隔离间柱的尺寸,与此同时,采用Phase2二维数值模拟的方式对隔离间柱的尺寸合理性进行了验证,最终实现了矿山崩落法转充填法的顺利转型,在保证矿山下步安全回采的基础上,提高了矿石回收率,为矿山创造了一定的经济效益。     

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。     

顶底柱残矿回收的充填体假顶厚度确定与应用

顶底柱残矿回收的关键技术是顶板在回采过程中的稳定性问题。针对某铅锌矿采用的高强度加筋充填体假顶,分别对矿房采场和间柱采场下假顶的受力情况进行分析,并采用薄板理论分析确定充填体假顶厚度;利用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟不同假顶厚度下底柱矿体的开采过程,研究充填体假顶厚度的变化对充填体假顶稳定性的影响;最终得出充填体假顶的最优厚度。研究结果表明:矿房采场下充填体假顶最优厚度为2.5 m;间柱采场下充填体假顶最优厚度为7.5 m。模拟结果与理论值相吻合。上述研究结果与类似矿山实际应用相比较,具有科学合理性;并在典型条件的顶底柱采场充填体假顶厚度确定中得到成功应用,具有指导意义。     

环境再造采场人工假顶可靠性分析

人工假顶的稳定对环境再造采场的安全生产起着至关重要的作用,而首层充填厚度和采场跨度又直接影响着人工假顶的稳定性。以某地下矿山为工程实例,借助帕罗黑莫可靠性理论,研究人工假顶的可靠程度,对影响人工假顶稳定的两个因素(首层充填厚度和采场跨度)进行了分析。结果表明:在首层充填厚度为4.75 m的条件下,采场跨度为4～6 m时,人工假顶的稳定性较好,为环境再造采场实现安全回采提供了保障。     

混凝土矿柱嗣后充填法采场稳定性监测与分析

兴隆磷矿为提高资源回收率,采用两步骤回采法,先矿柱胶结充填,后矿房废石充填。为保障作业的安全,验证胶结矿柱的强度,优化采场结构参数,采用区域的微震监测与局部的点监测相结合的方式,对胶结矿柱及顶板覆岩应力显现进行立体、实时动态监测。通过分析开采过程中获取的应力、应变及位移变化数据,得到了回采工作面前方的采动超前影响距离约为20 m;当矿房回采跨度约36 m时,覆岩累积应力集中较大,顶板局部会有冒落,但采场顶板移动诱发的应力远小于胶结混凝土矿柱强度,胶结矿柱无破坏。结果表明:采用两步骤回采嗣后充填的开采方法及采场结构参数等,能够保证采场稳定。该监测方法能够及时准确地为采场稳定性做出评价,为安全高效生产提供指导。     

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。     

机械化水平分层充填采矿法在新桥矿业公司的应用

新桥矿业有限公司采用凿岩台车、铲运机、顶板服务台车配套的机械化水平分层充填采矿法,两步骤回采,矿柱宽度10 m,矿房宽度12 m,最大控顶高度5 m,分层回采高度3.2 m.首先回采矿柱,胶结充填后,形成人工矿柱,在人工矿柱保护下,第二步回采矿房,进行非胶结充填.所采用的采准、切割及回采工艺合理,经济技术指标先进,可供类似条件矿山借鉴.     

某铁矿充填法开采的有限元分析

针对某矿山开采后稳定性受影响的问题,对矿体进行了三维弹塑性有限元分析研究,模拟了某铁矿原崩落开采及拟采用的充填法开采的过程,得到隔一采一全留矿石矿柱时所留的矿柱稳定,采高60 m时充填体稳定性较好,不同矿房矿柱尺寸时充填体内的屈服破坏区在较小尺寸时较小或没有,最后得出了优化的采场结构参数。     

大跨度充填体假顶力学模型及稳定性分析

针对内蒙古某铅锌矿人工假顶暴露跨度大的技术特征,建立了大跨度充填体假顶薄板理论模型,得到了四边固支条件下的大跨度假顶应力表达式,确定了大跨度充填体假顶厚度为3.5 m、强度为4.0 MPa; 利用经济配筋率理论,确定了大跨度假顶纵筋及横筋直径25 mm、间距140 mm的配筋参数; 采用FLAC^3D软件分析了矿房和间柱采场充填体假顶应力、位移及塑性区分布情况,探索了大跨度充填体假顶力学演化规律。研究结果表明,大跨度充填体假顶在其自重及上部充填体作用下能处于稳定状态,并在矿山得到成功运用,验证了所留设充填体假顶厚度以及配筋设计的合理性。     

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。