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上向分层全尾砂胶结充填法采场结构参数优化研究

王东华  
【摘要】:随着人类对矿产品需求的不断增加,矿产资源变得越来越少。如何合理、高效、经济、安全地进行矿产资源开发利用,降低资源的损失,减少矿石的贫化,提高矿石的质量,是矿产资源开发者共同关心的问题。充填采矿法以其高回收率、低贫化率的优点,在开采较高价值的难采矿床中取得了突破性进展,出现了无轨机械化胶结充填采矿法,点柱充填采矿法,分段充填采矿法,大孔径阶段空场嗣后尾砂胶结(块石胶结)充填采矿法等。同时,计算机广泛应用于充填体与围岩互相力学作用机理方面的研究,为设计和生产提供依据。本文结合河北某金矿采矿工艺技术改造工程,寻求适合该矿山高品位、高价值的急倾斜薄中厚贵金属矿体的采矿方法。采用理论分析、数值模拟等方法,对采矿方法转变时的采场结构参数进行优化。论文的主要成果有: (1)通过分析国内外岩石力学及胶结充填采矿方法方面的研究成果,阐述了地下深部采场顶板冒落的的原理、确定充填体设计强度的方法及充填体的作用机理。 (2)为降低矿石的损失率和贫化率,根据矿体的赋存状况、开采技术条件,结合矿山现状,通过经济技术比较选取了上向分层全尾砂胶结充填法,并在180m中段采场进行试验,沿走向布置采场连续回采。 (3)为确定充填体满足生产要求的强度,从采场充填体的力学特性出发,在实验室进行了充填材料配比试验,通过实验分析出了该金矿全尾砂胶结充填体的物理力学性质,总结出影响充填体强度的主要因素,即灰砂比和料浆浓度,灰砂比越大浓度越高,充填体的强度越大。根据该矿的具体情况,选取该金矿自产尾砂作充填骨料,水泥作胶凝剂,灰砂比为1:6的料浆进行充填。 (4)由于所采用的上向水平分层采矿法没有划分矿房和矿柱,造成顶板的大面积暴露,为确保安全高效的回采矿石,运用FLAC-3D数值模拟软件对不同的采场结构参数进行模拟计算,得出该金矿采用上向分层全尾砂胶结充填时合理的采场结构参数,为矿山以后的生产、设计提供一定的依据。


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