矿体开采范文

矿体开采范文（精选6篇）

矿体开采 第1篇

1 深部厚大破碎矿体开采技术分析

1.1 上向分层充填采矿技术

目前, 美国、澳大利亚等国开始利用上向分层充填采矿技术来开采稳固的矿石厚矿体, 例如, 瑞典十分著名的汤普森矿便是利用上向分层充填采矿技术进行生产, 加拿大每年都会使用充填法开采近3.2×107 t左右的矿石, 而对于加拿大来说, 上向分层充填采矿技术的矿石开采量占地下开采矿石总量的40%左右。现阶段, 日本有色金属矿石在生产过程中近1/2的产量都是利用充填采矿法进行开采, 尤其是针对一些埋藏条件十分复杂的矿体来说, 可以采用机械化上相分层充填采矿法来进行生产。但该种采矿技术在具体应用中容易受到充填体强度不足等因素的影响, 导致充填料混入到矿石中, 使其出现二次贫化及损失。

1.2 上向进路充填采矿法

上向进路充填法是在分层充填采矿法的基础上发展而来的一种采矿技术。该种采矿方法对于矿岩破碎、稳固性差的矿体有着极强的适用性。在具体应用中, 首先要将矿块分层, 然后按照一定的规律划分其进路。该环节在具体操作上与巷道掘进作业存在较多的相似之处, 逐条进路回采完毕后便可以进行充填接顶处理, 但该种采矿技术在具体应用中的生产能力较差, 进路充填过程中容易受到工艺因素的影响而降低其接顶率。

1.3 下向进路充填采矿法

下向进路充填采矿法在厚大矿体的开采中得到了极为广泛的应用。该种采矿方法的出现彻底取代了传统矿山生产过程中所使用的分层崩落法, 下向进路充填采矿法在具体应用中对埋藏较深、地应力较大以及矿岩不稳固的矿体有着极强的适用性, 但由于该种采矿技术在具体应用中容易受到岩层条件等方面限制, 所以其在具体应用中的技术与工艺难度相对较高。

2 具体应用

新城金矿厚大矿体在生产过程中需要考虑开采工艺的安全性能否满足其要求, 所以经过对多种厚大矿体采矿方法的具体分析, 决定采用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法, 并通过试验最终确定应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法可以完全满足其安全生产要求。

2.1 盘区的布置

新城金矿厚大矿体在开采过程中要设置长度为38 m、高为50 m的盘区。在盘区的具体布置过程中, 要将分段高度分别控制在10 m左右, 矿房共设置5个, 矿房的宽度在设置过程中分别为1号矿房6 m、2号矿房6 m、3号矿房7 m、4号矿房6 m、5号矿房6 m。矿房矿柱在设置过程中要将其宽度控制在7 m左右, 其中, 3号矿房超前于2号、4号矿房超前于1号, 4号矿房与5号矿房在设置过程中为了满足其开采要求, 应分别设置3个分层, 这样便可以通过5个矿房的合理设置使整个厚大矿体内部形成一个免压拱结构。

2.2 回采工艺

新城金矿厚大矿体在使用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法进行生产时需要设置无轨采准系统, 所以在具体生产中要分别设置下盘脉外分段平巷及集中出矿的溜井, 使其构成一个无轨采准系统, 满足矿石的运输和出矿工艺要求。首先, 要在平行与矿体的下盘边界上合理布置分段运输平巷, 各分段运输平巷在设置过程中要利用联络道设计来使其与主斜坡道相连, 采场需要设置分层联络道来与分段运输平巷相连, 溜井联络巷设置后便可以与中段集中出矿溜井相连接, 这样便可以形成应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法生产要求的无轨采准系统。笔者认为, 新城金矿厚大矿体开采过程中所设置的无轨采准系统在设计过程中, 要充分考虑其需要使用的污水设备凿岩与出矿, 所以在重车下坡坡度设计过程中, 要将其坡度控制在21%以内, 并在此基础上整体优化分段平巷的设计与采准工程的设计, 确保其可以最大程度地满足应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法的应用要求。

新城金矿厚大矿体在开采过程中均采用树脂锚杆和钢带联合护顶的支护方式, 凿岩采用Mercury-14去全液压单臂凿岩车, 在开采过程中, 要将钎杆的长度控制在4.3 m左右, 钎头直径控制在43 mm左右, 炮眼的深度控制在3.8 m左右, 这样就可以满足爆破开采要求。厚大矿体在爆破开采过程中采用GB 1243790粉状铵梯炸药与非电毫秒差导爆管进行爆破开采, 并且要将其上分层的空顶距作为其自由面, 矿石需要利用柴油铲运机经过分层联络道、溜井联络道将其运输到中段溜井中。采场分层回采结束后要砌筑一个充填挡墙后才能对其进行充填处理, 充填料利用充填管通过通风井进入到采场中, 要将作为充填料的水泥尾砂的比例控制在1∶12左右。

3 结束语

综上所述, 鉴于国内外所使用的厚大矿体开采工艺难以适应山东新城金矿厚大矿体的开采要求, 经过试验论证, 确定使用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法。该种厚大矿体开采工艺在新城金矿中的具体应用取得了显著的成绩, 希望其可以为国内同行厚大矿体的开采提供理论依据。

参考文献

[1]赵国彦.新城金矿厚大破碎矿体采矿方法的模糊优化[J].矿冶研究与开发, 2011 (6) .

[2]张洪训.新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱采矿方法研究[J].金属矿山, 2012 (12) .

矿体开采 第2篇

倾角5°~30°、厚度为5m~10m的缓倾斜矿体具有一定的特殊性, 以及我国各类矿体总储量的不同, 其在各类矿产中所占的百分比也不相同。在铁矿石总储量中约占其总量的18%, 在磷矿总储量中约占86%左右, 在黄金矿总储量中约占30%, 同时在其他的粘土、锰以及汞等矿类中也占有不同的比例。在对矿山开采的过程中, 我国通常采用的是房柱开采法。换言之, 针对缓倾斜中厚矿体同样使用的是房柱法开采。为提高采矿的效率, 提升矿山企业的经济效益, 就需要对房柱法开采的应用进行分析, 并对具体的应用方法进行改进。

1 应用房柱法开采的具体状况

房柱法开采是一种使用矿柱支撑顶板和帮壁, 回采矿房或者是多个采矿区的采矿方法。现如今, 大部分的矿山开采都采用这种方法。因为该种方法具有采准工作量少、较强的适应性以及生产工艺高等特点。我国针对缓倾斜中厚矿体采用房柱法的有:浅孔预控中深孔房柱法、浅孔普通房柱法、浅孔喷锚或人工矿柱房柱法、中深孔超前切顶房柱法等。常见的采矿结构如图1、2、3、4所示。这四种采矿结构图是我国现如今最为常见的采矿结构, 其在采矿中的应用非常广泛, 为矿山企业带来较好的经济效益。

在矿山开采的过程中, 不同房柱开采方案的应用主要依赖于矿床的生产条件、矿岩物理力学性质、技术水平以及矿床的地质条件。在矿山开采中, 矿区场地的划分、顶板的管理、构成要素、落矿工艺以及构成要素都各自具有各自的特点。从我国矿山开采的历程来看, 我国矿山开产发展的趋势呈现出一定的特色。由不护顶的普通房柱法向护顶房柱法发展, 由浅孔房柱法向中深孔房柱法发展。矿山开采的这种发展趋势, 主要是因为在相关矿山开采工艺不变的情况下, 中深孔房柱法把回采的凿岩爆破改为中深孔。这在一定程度上提高了矿山生产的效率。矿山开采的回采主要是在矿山的空场地进行出矿作业[1]。因此, 在作业的过程中必须有技术人员参与其中。因而为了保证工作人员和技术人员的安全, 一般将房柱法应用在矿岩中等稳固以上的矿床。这样不仅可以预防由于地质条件复杂矿区安全事故的发生, 而且还能够扩大房柱法的适应条件。虽然我国在矿山开采的过程中, 相关的装备水平获得了极大的提高, 房柱法开采的工艺也在一定程度上获得了改善。但是, 由于大型凿岩台车、大功率铲运机械不能有效推广, 大多矿山采用电耙出矿, 这在一定程度上导致了我国矿山生产效率较低的现象。当前, 在矿山开采中, 并没有采取相应的措施来保障采矿生产顶板管理, 即使有相关的工艺, 但仍未达到满意的效果。在矿山开采的过程中, 我国应当在发展中呈现矿山开采的趋势, 改进开采的方法。

2 房柱法开采的改进

针对我国房柱法开采工艺存在的较多不足之处, 为提高矿山生产的效率, 改善矿山开采的现状, 就应当对房柱法开采进行改进。

2.1 回采工艺的改善, 提高采场的生产能力

从我国目前采矿区的生产现状来看, 各地采场的生产能力普遍较低。为提高我国矿山采场的生产能力, 可以为采场创造高效率的装运设备, 减少工程量和贫乏化[2]。在采场, 房柱法的构成要素是一项至关重要的工作。虽然房柱法的构成要素取决于矿山工程的地质和矿岩的物理学性质。但是在提高采场生产能力的过程中可以从岩石的力学理论以及矿山的实际条件, 尽可能扩大矿山的矿量。在研究房柱法结构的过程中, 利用岩石力学, 缩小矿柱的尺寸。在此环节中通过塑性矿柱顶板下沉时的状态来控制应力, 以此来缩小矿柱间的宽度, 减小顶板的应变力。采用这种方法不仅可以防止顶板突然冒落的现象出现, 还能够对顶板进行管理。改进的回采方法能有效的提高回收率及降低损失率及贫化率。

2.2 铲运设备和工艺的改善, 提高采场出矿效率

缓倾斜矿体开采时, 在出矿的过程中, 仍然以电耙耙矿[3]。采场在生产中沿用电耙的主要原因在于维修费用和投资均较低。但是, 在采场生产中仍然沿用这种方法, 其设备运行的效率和采场生产的效率普遍较低。其实在矿山生产的过程中, 充分发挥相关设备的利用率, 在采场路况较好的情况下, 其运作的工作效率还是较高的。由此可以降低相应设备的折旧费。众所周知, 采场出矿的效率与运搬矿石的距离具有重要的联系。在运搬矿石距离超过了50m后, 电耙的运行效率就会降低。因此, 为了缩短搬运的距离, 将相应的设备的作用充分发挥出来, 矿山生产可以利用暴力运搬来缩短矿石运搬的距离。这种方法不仅在技术上具有可行性, 而且经济也是合理的。

2.3 采场顶板管理的改善, 保障回采安全

选择房柱法开采缓倾斜中厚矿体, 应当保障工作人员的和设备的安全。采场中顶板的管理是一个关键性的环节。因为在回采的过程中, 会存在多种原因影响顶板的稳固效果以及预应力, 从而出现夸帮冒顶现象。我国矿山生产中为解决这种现象, 主要采用的是长锚索和锚杆架固顶板[4], 以及钢支护方式, 采用这种方法可以保障回采过程的安全。在回采中, 严格的顶板管理具有重要的作用。

3 结论

总而言之, 在矿山生产工艺过程中, 由于房柱法开采具有生产工艺简单、灵活、有较强的适应性、工程量少的特点, 在矿山开采中被广泛应用。因此, 为推进我国矿山生产顺利开展, 提高矿山生产的工作效率, 应进一步研究房柱法开采。在综合生产能力、保障安全生产的过程中, 对此方法进行改进, 以此来提高矿山生产效率。

参考文献

对开采老窿矿山边残矿体的一些看法 第3篇

20世纪90年代, 广西的矿业秩序比较混乱, 民窿的乱采滥挖现象严重, 受此影响, 广西有相当多的矿产资源曾一度遭到民窿的抢采, 矿产资源回采率很低, 丢下了较多的边残矿体, 造成了矿产资源严重浪费并留下了相当大的安全隐患。近年来, 通过矿业秩序的整顿整合, 取缔了一批规模小或不合规范的采矿权, 有力地刹住了乱采滥挖风气, 使广西矿山企业逐步走上了正轨。

经整顿整合后的老窿矿山如五吉公司五圩矿、金河公司拉么矿, 因边残矿体开采难度大, 安全隐患多, 常规的采矿方法已不能完全适应边残矿体开采要求, 故边残矿体的回采率仍然很低。

为了提高边残矿体的回采率, 降低安全风险, 延长矿山的服务年限, 推动广西区域内的边残矿体回采利用, 研究边残矿体的回采利用问题是非常必要的。

本人对开采老窿矿山边残矿体有一些看法, 在此提出与行家交流。

2 边残矿体产生的原因与回采利用的意义

2.1 边残矿体产生的原因

综合分析广西各老窿矿山, 产生边残矿体的原因如下:

(1) 广西民窿采矿企业因采矿技术落后, 边部矿体资源未能全部回采利用, 矿块的顶、底柱与间柱没有及时开采, 特别是在经济利益驱逐下, 采富弃贫、采厚丢薄等现象严重。

(2) 矿山生产初期三级矿量不平衡, 选矿处理量远远大于采矿量, 主要精力放在规模矿块开采上, 忽略了投入大、工效低的边角矿体回采。

(3) 矿体厚度小, 采矿贫化率大, 入选品位低, 为了提高出矿质量, 一些小矿体与低品位边部矿体不予回采。

(4) 生产探矿程度低, 对矿体的赋存规律未掌握, 未发现和遗漏一些盲矿体, 以及采丢一些边角矿体。

(5) 矿体在边部的形态变化复杂, 采场边部或其他零星小矿体未列入开采范围。

(6) 因多种原因, 回采难度较大的矿体未开采。

2.2 边残矿体回采利用的意义

广西多数老窿矿山均在生产经营十分困难的情况下, 仍然进行了矿山探矿与生产技术改造、设备更新, 同时加强对矿山深部与矿界外的地质探矿。这些措施的实施, 在短时间内提高了采出矿量, 有效地缓解了矿山企业后备资源严重不足的难题。但对于边残矿体的回采利用, 因开采难度大、采矿技术落后、安全隐患多等原因, 其矿山主要经济技术指标并没有较大幅度的改善, 矿产资源回采率仍然较低, 从而导致矿山经济效益不断滑坡。

矿产资源不可再生, 为了有效地回采利用国家有限的矿产资源, 提高矿山经济增长点, 从根本上改变矿山落后工艺, 利用老窿矿山现有的建设条件, 选择切合实际的采矿方法, 合理地回采利用边残矿体资源, 对延长矿山寿命, 改善矿山的安全生产环境, 提高矿产资源利用率和经济效益都有显著的现实和长远意义。

实施边残矿体回采利用, 符合国家矿业开发政策与广西有色行业的发展规划;研究边残矿体的回采问题, 为广西区域内边残矿体资源回采利用打下基础, 为当地资源整合增加丰富的内涵和实践方法, 为进一步进行矿山整治整合树立良好形象, 为开发好、利用好、发挥好有限的矿产资源做出表率。因此, 边残矿体的回采利用, 是具有一定经济效益和社会效益的。

3 采矿技术方案的确定

整治整合前的民窿矿山, 因资金投入不足, 技术装备落后, 最常用的开拓方式为平硐或斜井, 采矿方法多用房柱法或留矿法, 不太讲究矿山开采顺序 (即见矿就采) , 根据此实际情况, 对边残矿体的采矿技术方案要灵活地作一些整改。

根据边残矿体的产生原因, 对边残矿体的开采必须做到: (1) 改造原开拓运输系统, 提高矿山安全性; (2) 优化采矿技术, 提高资源利用率; (3) 加强矿山管理水平, 降低生产运营成本, 提高经济效益。

3.1 开拓方式

根据矿区地形条件及矿体赋存条件、矿山开采现状、矿石与围岩稳固等特点, 确定适宜的开采方式。一般地, 边残矿体开采不再独立形成一套生产系统, 其开拓方式与老窿矿山主矿体的开拓方式保持一致。

3.2 采矿方法

(1) 边残矿体回采的特点

边残矿体的回采有以下两个特点: (1) 边残矿体资源赋存在矿山各个生产中段, 且这些中段主矿体已基本采完, 可充分利用现有各生产系统, 只要增补一些采准切割巷道工程和安全措施工程后就可以开采边残矿体。 (2) 若边残矿体目前尚无开拓工程控制时, 应形成开拓中段或小中段运输平巷和采准切割巷道工程, 待具备了安全生产条件后才能进行边残矿体的回采作业。

(2) 边残矿体回采方法的选择

边残矿体开采难度大, 安全隐患多, 根据矿山具体情况来选择切合实际的回采方法是相当关键的。

(1) 浅眼留矿法回采边部矿体

这是矿山最常用的老方法, 经验成熟, 设备简易, 技术过关, 管理方便, 主要用在浅眼留矿法采空区的边部以及部分特殊条件的间柱回采。首先在原浅眼留矿法采场两边人行天井内预定位置沿边残矿体走向掘进一条探矿平巷, 查明矿体高度并以此为基础, 然后利用原切割巷道和出矿漏斗适当改造后切割边残矿体并按浅眼留矿法要求采出矿石。

(2) 围岩充填采矿法回采间柱

间柱是属于左右两个矿房回采后的残矿, 一般间柱宽约6m, 由于矿房回采后被大块片落围岩充填了采空区, 人行天井底部约10m内因围岩破碎而堵死, 需清理出人行天井作为回采间柱通道, 然后在中段穿脉巷道内向上沿矿体底盘施工溜矿上山, 并通过分层溜矿口连通人行天井作为下放矿石通道。由于两边采空区已坍塌封闭, 只能以原人行天井作联络道 (从天井顶部出入) , 采用围岩充填采矿法 (边采矿边崩落围岩充填空区) 自下而上分层回采间柱。

(3) 横撑支柱与房柱空场联合采矿法

矿山除了主矿体外尚有较多的分支矿体, 这些分支矿体平均脉厚一般在1.0m左右, 矿脉倾角变化较大。当矿体倾角小于40°时, 可在中段穿脉平巷内掘进一条沿脉平巷作电耙道, 在矿体两端沿矿脉倾向掘进沿脉上山到矿体顶部, 在矿体顶部掘进沿脉平巷作回风道, 使用房柱采矿法回采矿体。当矿体倾角大于40°以上时, 使用房柱空场法就无矿石存放当工作平台, 作业人员无法立足, 可以沿矿脉厚度方向架设横撑支柱并铺上木板作工作台, 直至该矿体回采结束。

(4) 砂包假巷空场法回采顶柱

空场法采矿后, 形成的采空区有以下特点:一是空区面积大, 暴露时间长, 空区出现裂隙, 安全性差;二是采场出矿后未充填, 空区高。针对此开采条件回采顶柱, 先从安全地段开始, 使用碎石装编织袋的砂包堆砌部分空区, 直至接顶, 并在砂包外构筑人工假巷, 个别地方用钢筋混凝土柱作支撑或用木垛接顶支护。待砂包堆砌好采场空区并形成人工假巷后再用浅眼落矿后退式分步回采顶柱。

3.3 生产经营管理措施

为了快速、高效、安全地回采边残矿体, 在生产经营管理上可采取以下措施:

(1) 经营体制多样化。在大规模机械化无法开采的边残矿体范围内, 在安全条件有保障的情况下, 组织民工进行人工开采, 尽可能多地回收边角残矿。矿山成立民矿部, 统一负责管理民采的安全生产工作, 统一调配收购民采矿石, 将民采工作纳入矿山正常的安全生产工作范畴。

(2) 实行主矿体回采与边残矿体回采同时进行。矿山的一般开采顺序是自上而下分中段纵深进行, 上部残采、中部新采、下部开拓同时进行, 易采矿体进行正常开采, 难采矿体进行采矿攻关。

(3) 按时回收矿柱, 及时处理采空区。老窿矿山的采矿方法大部分为浅孔留矿法与房柱法, 矿柱回采包括间柱、顶底柱。矿柱回采主要采用间隔抽柱、削减矿柱、人工矿柱替代等办法。空区处理采用封闭、崩落围岩和废石充填等方法, 对顶板稳固但跨度较大矿房用锚杆或喷锚支护加固顶板, 防止顶板塌落造成危害。

(4) 积极回收表外矿和小于可采厚度矿石。主矿体周围有许多储量不大的盲矿、边缘矿、稳伏矿、尖灭矿等小矿体属表外矿。依托老窿矿山的生产场地和设备设施, 在增加生产成本不多的条件下, 尽可能回收表外矿和小于可采厚度矿石 (有价矿石) , 使矿山有限资源得到充分开发, 提高经济增长点, 延长矿山服务年限。

(5) 加强现场管理, 努力降低贫化率。从优化采矿设计入手, 选择切实可行的采矿方法, 实行“三强 (强掘、强采、强出) ”作业, 实行点量控制按计划施工;同时加强现场管理, 技术人员与管理干部坚持“三下一参 (下现场、下班组、下指标、参加劳动) ”制度。通过不断努力, 将矿山贫化率控制在计划指标之内, 既要降低成本, 又使有限矿产资源得到有效地回采利用。

4 回采边残矿体时存在的一此具体问题与建议

(1) 由于整合后老窿矿山以前主要为多家民窿采矿, 故无法准确地统计采出的矿石量与采空区范围, 因此在某种程度上影响了对矿山资源储量估算的准确性。建议矿山在未来生产过程中注意收集探采对比资料。

(2) 老窿矿山旧采空区较多, 开采边残矿体时需注意采空区带来的安全威胁, 以免采空区陷落、涌水造成安全事故。建议每个采场作业面均设有两个可通地表的安全通道, 采矿和井巷掘进时, 必须做好超前钻孔探空探水工作, 在开采陷落带范围因地制宜地构筑各种防水拦截工程和空区支护处理工程, 经确定安全后, 方能进行采、掘作业。

(3) 根据现有工程对矿体的揭露、控制情况进行分析。建议矿山布置适当的生产探矿工程进行矿体控制, 以了解矿体的变化特征, 为开采边残矿体提供基础资料, 以便合理、充分地开发利用边残矿产资源。

5 结语

老窿矿山边残矿体的回采利用并不是一件很容易的事情, 需要结合矿山实际进行深入细致的分析研究工作。

(1) 边残矿体开采必须做到安全第一, 投入安措工程是非常必要的, 且要根据具体情况采取不同的加固或支护方法。

(2) 边残矿体形态复杂, 变化大, 其回采方法应因矿生法, 灵活运用标准采矿方法, 不能把思维停留在固定模式上。

(3) 边残矿体开采, 应边采边探, 扩大效果, 尤其是成本承包后更应如此。

矿体开采 第4篇

1 工程概况

某矿区的矿床内地形平坦,地面标高在29.5 m左右,矿体直接顶板为中奥陶系石灰岩,部分区域为第四系黄土层,底板为燕山期闪长岩。矿体埋深一般80 m～185 m,标高-53 m～-155 m,最浅埋深70 m,相当于标高-40 m,矿体平均厚度2 m～6 m,矿体走向NE55°～60°,倾向NW,倾角20°～40°。矿体形态呈似层状或扁豆状,局部呈透镜体,分布较稳定。矿体矿石以磁铁矿为主,属粒状结构,块状构造,比较坚硬。矿石体重4.1 t/m3,围岩体重2.7 t/m3,松散系数为1.5,矿岩系数:f矿=8～10。

2 地下采场中各参数对围岩稳定性的有限元试验模拟分析

2.1 数值模拟的有限元模型

按照矿区的地质情况,建立了三维Drucher-Prager弹塑性本构模型。考虑到矿体开采时岩梁的受力特点,采用3个矿柱布置的模型,采用房柱法开采。计算模型的左右宽度为3个矿柱和2个矿房的大小,总的深度为150 m。

有限元网格划分时,对土体、灰岩和矿体的接触采用粘结处理。计算按照三维实体结构问题处理,各种材料用8节点三角形单元Solid95模拟。由计算机自由划分网格,对危险点进行网格加密处理[4]。

地层中本身存在着的原岩应力场包括自重应力和构造应力。本工程是浅埋工程,其原岩应力主要是自重应力。计算模型的边界条件是上部为自由边界,左右两侧水平约束,底部固定。

2.2 试验因素和指标的选取

考虑到矿区的实际情况,并参考以前矿山的经验,本试验选用5因素4水平正交分析法。选取矿柱宽度、矿房宽度、矿体厚度、矿体倾角和顶板厚度为试验的因素,并选取顶板最大沉降、顶板的最大拉应力和顶板塑性区相对面积作为评价洞室稳定性的指标。希望通过正交有限元析因试验来评价各参数对各指标的影响程度。

本试验中选取的5个因素矿柱宽度、矿房宽度、矿体厚度、矿体倾角和顶板厚度分别记作A,B,C,D和E,每个因素选4个水平,因素及水平变化的情况见表1。

2.3 试验方案及计算结果

此试验为混合水平试验,因为L16(45)正交表能够安排5因素4水平试验[5,6],所以这里选用L16(45)正交表安排数值模拟试验的试验方案,其试验方案安排及试验结果如表2所示。

2.4 试验结果分析

本试验属于多指标试验,指标个数为3。要利用级差进行数据分析应按以下步骤进行,首先对每个指标的影响情况进行分析,找出对各单项有主要影响的因素,然后对各单项指标的分析进行综合,确定出最终主要因素。

由表3各因素对灰岩顶板最大下沉量的影响,从极差分析来看RA=2.56;RB=1.19;RC=0.99;RD=0.88;RE=1.65。可见各因素对顶板下沉量的影响依次为A(矿柱宽度)→E(顶板厚度)→B(矿房宽度)→C(矿体厚度)→D(矿体倾角)。由此可见,矿柱宽度、矿体厚度和矿房宽度对顶板下沉量影响很大,而矿体厚度及矿体倾角对顶板下沉量影响不大;并且从大体的趋势来看,矿柱宽度、矿体倾角、顶板厚度和顶板下沉量成负关系,即随矿柱宽度、矿体倾角的增大,灰岩顶板的下沉量随之减小;矿房宽度和顶板下沉量成正关系。

同理可知,由各因素对灰岩顶板最大拉应力的影响,从极差分析来看矿房宽度和顶板厚度对顶板最大拉应力的影响很大,而矿体厚度和矿体倾角对顶板最大拉应力的影响不大;并且各因素与灰岩顶板最大拉应力的发展趋势不是很明显。

由各因素对灰岩顶板塑性区相对面积的影响,从极差分析来看矿房宽度和矿体倾角板塑性区相对面积的影响很大,而顶板厚度、矿柱宽度和矿体厚度对灰岩顶板塑性区相对面积影响不大;并且矿柱宽度、矿体倾角、顶板厚度和灰岩顶板塑性区相对面积成负关系。

综合各因素各水平对各指标的影响可知,在矿体开采中各结构参数对围岩稳定性的影响是:矿房宽度、矿柱宽度和矿体厚度对试验各指标的影响比较大;并且随矿柱宽度、顶板厚度的增加,灰岩顶板的下沉量和顶板塑性区相对面积随之减小,它们之间成负关系;但是矿房宽度对灰岩顶板的下沉量和顶板塑性区相对面积的影响出现了反复的现象,说明了矿柱宽度、矿房宽度、矿体厚度、矿体倾角和顶板厚度对矿体开采的影响是具有交互作用的。

3 结语

1)把正交试验设计引入到数值模拟分析中的析因试验进行矿山开采结构参数的优化是合理可行的,该方法简单易行,得到的结论对工程设计具有重要的参考价值。2)该方法的实用性与有限元模型的建立是密切相关的,在有限元计算结果可靠的前提下,得到的分析结果具有较好的实用性。3)该方法在该矿区开采结构参数优选中的成功应用,为该矿开采过程中对围岩稳定性有影响的因素重要性分析提供了可靠准确借鉴。4)根据模型对影响顶板厚度的因素进行了分析,找出了矿体开采时对顶板厚度影响的主要因素,即矿柱的宽度、矿房的宽度和矿体厚度;并且随矿柱宽度、顶板厚度的增加,灰岩顶板的下沉量和顶板塑性区相对面积随之减小,它们之间成负关系;但是矿房宽度对灰岩顶板的下沉量和顶板塑性区相对面积的影响出现了反复的现象,说明了矿柱宽度、矿房宽度、矿体厚度、矿体倾角和顶板厚度对矿体开采的影响是具有交互作用的。

摘要：结合某铁矿开采中提高开采上限的问题,运用正交有限元试验的方法设计析因试验方案,对影响围岩稳定性的矿体开采参数进行了分析,根据计算结果的正交统计分析,得出各参数对采场围岩稳定性影响程度的大小,并为工程设计提供理论指导。

关键词：围岩稳定性,正交有限元,数值模拟,析因试验

参考文献

[1]何满潮.矿山开采中的岩土工程技术新进展[A].中国建筑学会工程勘察分会.全国岩土与工程学术大会论文集[C].北京:人民交通出版社,2003:59-66.

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矿体开采 第5篇

采空区是矿山开采活动中最典型的地质灾害源之一, 随着矿体的开挖, 矿山采空区的数量和规模都在不断的增大, 而这将诱发众多的矿山地质灾害和生态环境问题, 例如地面的开裂、沉陷、滑坡、地下水位下降、采空区突水等等。近些年来, 随着我国矿产资源开发强度的不断增大, 以及开采难度的增加, 由于空区上覆岩层失稳造成的矿山灾害日益增多, 也越来越引发人们的关注。

对采空区覆岩移动和破坏规律的研究主要有:现场实测监控法、理论分析法、相似材料模拟法和数值模拟法。3D-σ数值模拟软件, 是基于最小总势能变分原理, 能方便的处理各种线性问题, 模拟各种岩土工程中复杂的施工过程。而且它具有强大的前处理和后处理能力, 快速建模及分析结果的可视化使其具有相当广泛的使用基础。

1 工程概况

该矿山以原生菱铁矿为主, 矿体埋藏标高在1270m~1690m, 顶底板均为条带状含铁质灰岩。矿山目前1580~1690的矿体以基本开采完毕, 根据前期采空区的调查, 目前采空区的暴露面积已经达到了16.2万平方米, 暴露空间大约142万立方米。由于采空区暴露面积巨大, 造成的上覆岩层破坏和地表沉陷严重影响了深部矿体的开采, 因此应注意在继续开采中对采空区上覆岩层造成的影响和扰动。

2 数值模拟

2.1 力学参数

通过前期的矿山节理裂隙调查、室内试验室试验并经过相应的参数折减, 得到建立模型所需要的力学参数如表1。

2.2 建立模型

在岩体破坏分析中, 采用莫尔—库仑塑性破坏准则。此破坏准则是所有可能屈服面的内极限面, 在工程上采用此屈服准则是偏于安全的。计算域边界采取位移约束, 地应力根据弹性力学计算公式λ=μ/ (1-μ) 作为为基本计算方案。

根据矿山实际形态及断面图, 建立三维模型, 模型长×宽×高为:1200m×2650m×550m。模型共计274857个节点, 64672个20节点三维等参元单元。单元网格划分图见图1。

2.3 已采区域模拟

2.3.1 原始模型计算结果

该模拟过程不进行任何的开挖过程, 只给所构建的模型施加自重应力和构造应力, 在整个模型中形成应力场 (如图2) , 为后续的开挖奠定基础。最大主应力从模型的顶部向下依次增大, 最大主应力线呈水平状态, 但在矿体所在位置, 由于矿岩参数不同, 在该处发生一定的应力集中现象, 最大主应力为-6.0206MPa, 地表无明显沉陷。

2.3.2 回采1580中段时采空区稳定性分析

结合矿山开采的实际情况, 此步骤是将矿体开挖至与目前阶段相一致的1580中段。从模拟结果来看, 矿体开挖至1580中段后, 受采动影响, 空区覆岩发生了应力和位移的重新分布。其中最大主应力值增至19.032MPa, 地表沉陷最大增加至1.180m, 处于相对稳定安全的状态。这与矿山现场的情况比较吻合, 为后续的开采模拟奠定了基础。

2.4 1556-1580分段崩落法开采模拟

(1) 1568-1580分段开采:此分段开采完毕后, 上覆岩层受开采影响明显, 北部矿体上覆岩层最大主应力增至35.936MPa, 地面沉陷增加到3.253m;南部分别为21.754MPa和2.891m。

(2) 1556-1568分段开采:该分段模拟开采之后, 岩层进一步破坏, 地表下沉值也相应增加, 其最大值分别达到了44.409MPa和5.444m。

以下列出矿体开挖过程中-2#、3#和15#勘探线附近最大主应力和最大处置位移的变化情况。见图3-图5。

3 结论

根据矿山的节理裂隙调查、室内力学试验以及相应的参数折减确定了矿山的基本力学参数。利用有限元模拟软件, 并参照矿体的断面图和相应地形图建立了矿山3D模型。根据矿山的实际开采情况和生产计划, 分别对1580中段、1568-1580分段和1556-1568分段进行了开采模拟, 得到其相应的上覆岩层的最大主应力以及地表下沉变化情况。在采空区下对急倾斜矿体进行逐步开采, 会导致上覆岩层的持续破坏和地表下沉值的不断增大, 因此需要在采空区预留足够强度和数量的顶间柱, 并采取合适的开采计划, 以保证矿山的安全回采。

摘要：开采扰动下采空区上覆岩层将产生位移和应力的重新分布。为研究云南某急倾斜铁矿在持续开采下空区上覆岩层移动和破坏情况, 根据实验室试验得到的矿山岩体力学参数, 建立了矿山有限元模型。对矿体的开采进行了模拟, 得到该矿体逐层开挖后上覆岩层最大主应力和地表下沉值的分布图, 综合分析急倾斜矿体持续开挖对采空区上覆岩层产生的影响。

关键词：急倾斜矿体,有限元,采空区,上覆岩层

参考文献

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矿体开采 第6篇

1 对静态留矿采矿法进行分析

通常情况下, 留矿采矿法在实际的采矿中, 对于采出的矿石不会马上所有的都运出, 在采矿区当中进行短暂的停留, 相关的采矿人员或者机械根据矿石来找到更加方便的位置来对矿产进行开采的一种方法[1]。在我国该方法有着极其广泛的应用, 有着非常重要的作用, 经过长期的改进与完善, 该方法已经变成了非常成熟的一项开采矿区的技术, 其中浅孔留矿采矿法属于非常重要的一种方法, 该方法有着非常明显的优势, 具体表现为:采矿场的具体结构以及回采的工艺非常简单;工作效率很好, 对于开采的成本有效节约;开采工作量比较小, 坑木材料极其节约;容易熟练掌握开采的技术等[1]。

该方法所具有的优势会决定它在矿产的实际开采当中的地位, 该方法经过不断的改进完善, 静态留矿采矿法就属于它的一个改造, 不存在极其明显的特点, 也没有非常广泛的运用范围, 同时还没有广泛的使用, 它所具有的优势是能够有效提高采矿场当中崩落的矿石运输的稳定性以及安全性, 能够对采矿的损耗进行有效的降低, 提高矿石的质量, 因此静态留矿采矿法经常运用在缓倾斜矿体的实际开采当中, 该方法属于非常适合缓倾斜开采的辅助方法。

2 对缓倾斜矿体进行分析

在矿产当中, 缓倾斜矿体属于非常难采集的一种矿体, 它有着小于三十度的倾角, 容易发生崩落, 所以, 运输矿石存在着一定的难度, 矿石基本不能进行自动流出, 在具体搬运时应该依靠相关的设备, 这就在很大程度上增大了开采的成本, 同时, 由于顶部没有设置相关的保护措施, 有着很大的危险, 它所具有的难度会对开采的进度造成严重的影响[2]。分段空场采矿法以及房柱采矿法是缓倾斜矿体的两个开采的方法, 在实际的开采当中会存在非常多的问题, 具体包括:

2.1 开采环境困难

通常来讲, 缓倾斜矿产的环境以及位置有着非常小的倾斜度, 对于机械以及人工的操作都有着非常大的难度, 这会在很大程度上降低开采的实际效率[2]。

2.2 开采成本以及矿石损耗大

该矿石的开采过程极其的复杂以及困难, 这就决定了开采成本, 由于开采成本过大, 因此缩小了开采的价值, 导致了人力、物力以及财力等多个方面的浪费, 在爆破的过程当中会严重损耗矿石, 会降低矿石的实际品位, 导致严重的浪费[2]。

2.3 开采危险性高

在实际的开采过程当中, 有着比较缓慢的矿体坡度, 根本不能进入相关的设备设施, 没有非常到位的安全措施, 同时, 开采过程当中的爆破会严重破坏矿顶, 导致发生松动的情况, 在这样的环境之下相关的工人进行工作, 会严重威胁安全[2]。

3 缓倾斜矿体开采中静态留矿采矿法的应用分析

通常来讲, 静态留矿采矿法对于削壁充填采矿法以及比较普通的留矿采矿法所具有的优势进行了有效的结合, 通过一定的发展, 该方法具有了普通的留矿采矿法的高效率以及简便等优点, 同时还对削壁充填采矿法当中矿井设溜的特点进行了一定的借鉴。在普通的留矿采矿法的基础之上, 该方法是在漏斗上进行矿井的设溜, 在回采的实际过程当中, 溜矿井放出矿石[3]。通常来讲, 漏斗实现矿石的放出, 如果为进行漏斗的设置, 那么在实际的回采过程当中不进行矿石放出, 等到回采结束进行统一的放矿, 进行漏斗的架设, 放空溜井内部的矿石, 炸开相关的隔板, 之后再进行矿石的放出。在实际的回采过程当中, 留矿堆基本都处在静止的一种状态, 能够支护上下盘的软岩层, 有效保证开采场地的正常工作。该循环过程会对缓倾斜矿石的开采难度进行有效的解决, 节约成本, 提高效率[3]。

一般来讲, 静态留矿采矿法有着非常独特的采集矿石的方法, 能够有效改进并优化缓倾斜矿石的实际开采, 取得了良好的效果。

4 开采矿产的过程中需要注意的问题

首先, 在进行矿石的开采之前, 应该进行详细的勘探调查, 并且对开采方案进行合理科学的制定。对矿产的地貌、位置以及具体的分布应该充分了解, 在制定方案时, 应该严格根据实际的具体情况, 保证方案的合理性以及科学性[4]。其次, 开采中需要注意安全方面的问题。安全是首要的任务, 在开采之前应该严格检修相关的设备, 进行安全方面的培训, 对相关人员的安全意识进行有效的培养, 在实际开采的过程当中, 应该对危险情况进行及时的排查, 如果发现问题, 应该立即通报并停工检修[4]。最后, 应该保护周边的环境。目前, 很多的开采都会严重破坏周边的环境, 对环境造成非常严重的污染, 需要特别注意环境与经济之间的协调发展。

5 结论

综上所述, 缓倾斜矿产的开采应该运用的方法是静态留矿采矿法, 该方法有着非常明显的效果, 有着非常独特的一些优点, 能够将工作当中的强度进行有效降低, 增强了机械的运用效率, 大大节约了成本, 对于危险性进行了有效的降低, 实现了良好的经济效益以及社会效益。

摘要：目前, 随着经济的快速发展, 我国加大了矿产的开采力度, 有了逐渐激烈的开采矿产的相关工作, 尽管我国现阶段已经有了基本丰富以及相对成熟的开采矿产的手段以及技术, 然而, 在对矿产采取相关的开采方法时, 假如不能按照矿体的具体特点以及实际情况, 那么会在很大程度上导致资源方面的浪费, 严重的还会发生安全事故。在本文中, 简单分析了静态留矿法的具体特点以及适用的范围, 描述了缓倾斜矿体当中存在的一些问题, 并分析了缓倾斜矿体开采中静态留矿采矿法的实际应用以及未来的发展趋势。

关键词：缓倾斜矿体,静态留矿采矿法,特点,适用范围,问题,应用

参考文献

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