两步骤充填采矿法回采顺序优化研究-论文.pdf

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1、ＩＳＳＮ１６７１－２９００采矿技术第１４卷第２期２０１４年３月ＣＮ４３－１３４７/ＴＤＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＶｏｌ.１４ꎬＮｏ.２Ｍａｒ.２０１４两步骤充填采矿法回采顺序优化研究１ꎬ２３３１ꎬ２甯瑜琳ꎬ梁超ꎬ扈守全ꎬ林卫星(１.长沙矿山研究院有限责任公司ꎬ湖南长沙４１００１２ꎻ２.国家金属采矿工程技术研究中心ꎬ湖南长沙４１００１２ꎻ３.中矿金业股份有限公司ꎬ山东招远市２６５４００)摘要:玲南金矿随着采深的增加(采深已达６００ｍ以上)ꎬ深部中段采准工程受地压破坏的风险越来越大ꎬ采场及围岩的

2、应力环境也明显恶化ꎮ为从根本上保障采准工程及采场的稳定性ꎬ结合选择的两步骤上向水平分层充填采矿法ꎬ对比分析了盘区交错式、凸型阶梯式、三角型阶梯式三种回采顺序回采时采场稳定性和相应的工艺技术、经济指标ꎮ结果表明:采用凸型阶梯式回采顺序回采时ꎬ采场稳定性最好ꎬ但综合生产能力、生产成本等指标较差ꎬ且生产组织管理复杂ꎬ最终确定盘区交错式为玲南金矿两步骤充填采矿法的最优回采顺序ꎮ关键词:上向水平分层充填采矿法ꎻ回采顺序ꎻ生产能力ꎻ生产成本ꎻ组织管理１前言２相关理论概述玲南金矿位于山东招远市东北约１５ｋｍ处ꎬ行

3、２.１高应力区的应力分布特征政区属招远市玲珑镇管辖ꎮ矿床内的蚀变带相当发随着采矿面积的展开、空区的出现ꎬ地压大小、育ꎬ金矿体产于蚀变带内ꎬ并严格受蚀变带制约ꎮ主强弱分布情况也发生较大的变化ꎬ研究表明ꎬ采场高矿体分布于１０~２２线、１６９~－７５０ｍ标高地段ꎬ赋存[４]应力区有以下分布特征:于主裂面之下０~８０ｍ的黄铁绢英岩化碎裂带及黄(１)在较大的开采深度、面积的情况下ꎬ矿体上铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内ꎬ局部延至黄铁绢英下盘围岩中ꎬ将产生明显的应力升高区ꎬ且上盘应力岩化花岗岩带内ꎮ矿体产状与主裂面一

4、致ꎬ走向集中强度略高于下盘ꎬ并随开采下移而增加ꎬ下盘则４６°~８７°ꎬ平均６５°ꎬ倾向南东ꎬ倾角２１°~６１°ꎬ平均可出现一个应力降低区ꎬ此处的巷道破坏程度较小ꎮ４０°ꎮ矿石价值较高、围岩不稳固ꎬ矿山原采用的点(２)在矿体两翼ꎬ围岩应力集中较大ꎬ程度强于柱式上向水平分层充填采矿法的显著缺点是矿石损上盘ꎮ采空区虽然切断了沿脉方向的水平应力ꎬ但失率大ꎬ资源利用率低ꎬ采场作业安全性差ꎮ针对以因采空区顶压经采空区顶板以双支点梁的形式传递上情况ꎬ矿山拟采用两步骤上向水平分层充填采矿两侧的地应力ꎬ加上垂直地应力

5、ꎬ结果产生了应力叠法回采下部矿体ꎮ加区ꎬ有的还受到来自上下盘方向的水平应力ꎬ巷随着玲南金矿浅部资源回采结束以及采深的增道、采场稳定性极差ꎬ大部分垮冒的巷道、采场均与加(采深已达６００ｍ以上)ꎬ深部中段采准工程受地此有关ꎮ压破坏的风险性越来越大ꎬ采场及围岩的应力环境２.２平衡拱理论也明显恶化ꎬ地压显现明显ꎬ单纯依靠支护手段已不平衡拱理论是由普罗托耶科诺夫提出的ꎬ又称能满足围岩控制要求ꎮ为从根本上保障采准工程及为普氏理论ꎮ该理论认为:洞室开挖以后ꎬ如不及时采场的稳定性ꎬ应结合选择的两步骤上向水平分层支护

6、ꎬ洞顶岩体将不断跨落而形成一个拱形ꎬ又称塌充填采矿法ꎬ分析盘区交错式、凸型阶梯式、三角型落拱ꎮ最初这个拱形是不稳定的ꎬ如果洞侧壁稳定ꎬ阶梯式三种回采顺序回采时采场的稳定性状况ꎬ进则拱高随塌落不断增高ꎻ反之ꎬ如侧壁也不稳定ꎬ则而结合生产能力、生产成本、生产组织管理等指标确拱跨和拱高同时增大ꎮ当洞的埋深较大(埋深Ｈ>定最合理的回采顺序[１￣３]ꎮ５ｂꎬｂ为拱跨)时ꎬ塌落拱不会无限发展ꎬ最终将在围甯瑜琳ꎬ等:两步骤充填采矿法回采顺序优化研究１１岩中形成一个自然平衡拱ꎮ这时ꎬ作用于支护衬砌房应力转移到二步骤

7、矿柱采场中ꎬ造成二步骤采场上的围岩压力就是平衡拱与衬砌间破碎岩体的重顶板应力集中情况明显ꎬ采场稳定性差ꎮ量ꎬ与拱外岩体无关ꎮ２.３卸压开采原理卸压开采就是运用应力转移原理ꎬ将回采区的高应力通过一定的卸压措施转移到四周ꎬ使回采区内的应力降低ꎬ改善矿岩体的应力分布状态ꎬ控制由于多次采动影响而造成的应力增高带相互重叠的程[５￣６]度ꎬ以实现顺利开采ꎮ图３凸型阶梯式回采顺序示意生产过程中ꎬ合理回采顺序为先采承压带后采卸压带ꎮ处于承压区的巷道后掘、采场先采ꎬ快掘快采ꎬ使整个水平的采准、切割、回采衔接紧凑ꎮ但需

8、指出的是各分层的回采要避免常规的由两翼向中间退采ꎬ以免引起中间矿块的应力叠加ꎬ造成系统工程[５￣６]破坏ꎮ３采场稳定性比较分析图４凸型阶梯式回采应力分布云图基于高应力区的应力分布特征、矿体卸压开采图３所示的凸型阶梯式上向水平分层充填采矿原理及平衡拱理论ꎬ对盘区交错式、凸型阶梯式、三法ꎬ中间采场超前周边采场２~３个分层ꎬ此时的回角形阶梯式三种不同回采顺序进行分析ꎬ其应力分采形式整体上类似于一个拱形的大采场ꎬ已采采场布见图１~图６ꎮ顶部形成一个大的承载拱ꎬ将顶部的岩体自重