瓮福磷矿大塘矿段采矿方法参数优化

论文摘要

分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法适用于开采矿石和围岩中等稳固急倾斜中厚-厚矿体。该采矿方法分段采准、分段凿岩、阶段出矿,矿房间分步回采,嗣后充填,可有效控制矿岩边界,灵活性大,回采强度大。该法贫化损失小,近年来备受青睐,并在许多铁矿和非金属矿得到应用。瓮福磷矿大塘矿段矿体属中等稳固急倾斜厚矿体（a矿层、G夹层、b矿层统称为矿体）。瓮福磷矿大唐矿段920中段以上矿体出露地表风化比较严重,因此该矿在回采时采用分段崩落采矿法。据统计,该矿采用崩落法生产期间综合回收率为65%,贫化率为27.6%；显然用该采矿方法开采时损失率高、贫化较大,并且无法剔除夹石,出矿品位调整难管理,从而严重影响着矿山整体经济效益。矿山在开采850m中段时,为了剔除夹石G层、能调配a层矿石和b层矿石的比例,提高矿石回收率、获得较好的经济效益,经多次研究以后提出分段凿岩阶段空场嗣后充填法。在采矿方法既定的条件下,合理的采矿结构参数对矿山安全生产、经济效益起了至关重要的作用。本论文在仔细详实研究了矿山地质报告和总结矿山多年生产实践的基础上对岩体质量分级指标进行了估算,然后以岩体质量分级指标为主要依据,应用Hoek-Brown准则进行了岩体力学参数取值研究。为了获得较优的采场结构参数,本论文应用Flac3D数值分析软件,模拟了三种采场结构参数方案。根据矿体开采技术条件,数值分析模拟在保持该矿阶段高度不变,分段凿岩阶段矿房法垂直矿体走向布置,将矿房参数分别确定为一步矿房宽20m、二步矿房宽10m,一步矿房宽20m、二步矿房宽20m,一步矿房宽30m、二步矿房宽30m。通过模拟不同矿房尺寸下采场应力分布状态及破坏形式,回采区域应力集中位置、最大压应力、最大拉应力的大小和方向以及塑性区的位置及形状,通过比较分析确定采场较优尺寸。数值分析研究得出采场结构参数为：采房高度70m（包括底部结构）、矿房长度为矿体厚度（36m）、一步矿房宽20m、二步矿房宽20m、采场顶底柱高度10m。在此结构参数下,矿房安全性好,并且采场结构尺寸大,有利于提高回采强度,比较符合瓮福磷矿的开采技术条件。工业试验表明,将采矿方法改为分段凿岩阶段空场嗣后充填矿房法后,可使一步矿房的回收率由65%提高到90.6%；贫化率由27.6%降低到7.25%,分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿方法应用于此矿山可以产生可观的经济效益。研究结果表明采场结构参数新方案适用于此磷矿,确定的参数结构合理,可有效地提高资源回收率、降低贫化率。同时,本文研究成果可为类似矿山提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内急倾斜厚矿体开采现状
• 1.2 国内磷矿开采现状
• 1.3 分段凿岩阶段矿房法在急倾斜厚矿体开采中的应用
• 1.4 瓮福磷矿大塘矿段现状及存在的主要问题
• 1.5 研究的主要内容及技术路线
• 第二章 矿床开采技术条件
• 2.1 矿山现状概况
• 2.2 矿山地质概况
• 2.2.1 区域地质
• 2.2.2 水文地质
• 2.2.3 工程地质
• 2.2.4 矿区构造
• 2.2.5 矿体开采技术条件
• 第三章 岩体力学参数取值
• 3.1 岩体RQD值的近似计算及岩体质量分级
• 3.2 岩体RMR质量分级指标估算
• 3.3 根据Hoek-Browm准则确定岩体力学参数
• 3.3.1 岩体抗压、抗拉强度参数的确定
• 3.3.2 岩体抗剪强度参数的确定
• 3.3.3 岩体变形模量的确定
• 第四章 采场结构参数数值分析研究
• 4.2 方案模拟步骤
• 4.3 建立模拟方案模型
• 4.3.1 Flac 3D内置算法以及分析步骤
• 4.3.2 本构模型及屈服准则
• 4.3.3 基于Flac 3D有限差分法几何模型的建立
• 4.4 模拟结果分析
• 4.4.1 方案Ⅰ采场结构参数模拟
• 4.4.1.1 方案Ⅰ开挖第一步数值结果分析
• 4.4.1.2 方案Ⅰ开挖第二步数值结果分析
• 4.4.1.3 方案Ⅰ开挖第三步数值结果分析
• 4.4.1.4 方案Ⅰ开挖第四步数值结果分析
• 4.4.1.5 方案Ⅰ开挖第五步数值结果分析
• 4.4.1.6 方案Ⅰ开挖第六步数值结果分析
• 4.4.2 方案Ⅱ采场结构参数模拟
• 4.4.2.1 方案Ⅱ开挖第一步数值结果分析
• 4.4.2.2 方案Ⅱ开挖第二步数值结果分析
• 4.4.2.3 方案Ⅱ开挖第三步数值结果分析
• 4.4.2.4 方案Ⅱ开挖第四步数值结果分析
• 4.4.2.5 方案Ⅱ回采五步数值计算分析
• 4.4.2.6 方案Ⅱ回采六步数值计算分析
• 4.4.3 方案Ⅲ采场结构参数模拟
• 4.4.3.1 方案Ⅲ开挖一步数值结果分析
• 4.4.3.2 方案Ⅲ开挖二步数值结果分析
• 4.4.3.3 方案Ⅲ开挖三步数值结果分析
• 4.4.3.4 方案Ⅲ开挖第四步数值结果分析
• 4.4.3.5 方案Ⅲ开挖第五步数值分析计算结果
• 4.4.3.6 方案Ⅲ回采六步数值分析计算结果
• 4.4.4 方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ开挖步应力及位移统计结果分析
• 第五章 工业试验
• 5.1 工业试验概况
• 5.1.1 试验采场地质条件
• 5.1.2 试验采场概况
• 5.2 采矿方法试验
• 5.2.1 采准切割
• 5.2.2 资源储量
• 5.2.3 工程施工
• 5.2.4 采场回采
• 5.3 经济效益预测
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与不足
• 6.1 结论
• 6.2 不足
• 致谢
• 参考文献
• 附图