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急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采采场稳定性分析

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有色金属工程 2024年

作者：朱建国雷显权刘福春熊有为张军刘恩彦长沙有色冶金设计研究院有限公司深井矿山安全高效开采技术湖南省工程研究中心广西桂华成有限责任公司

基于珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采工艺，采用数值模拟方法分析了开采过程中采场的稳定性，探讨了采场长度、相邻采场开采时应控制的安全距离和回采顺序。结果表明：1)矿体采出后，采场上下盘围岩发生以水平向位移为主的... 详细信息

基于珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采工艺，采用数值模拟方法分析了开采过程中采场的稳定性，探讨了采场长度、相邻采场开采时应控制的安全距离和回采顺序。结果表明：1)矿体采出后，采场上下盘围岩发生以水平向位移为主的相向位移，采空区上下两端与顶底板接触位置发生应力集中，采空区两侧围岩应力降低；2)采场长度对采场稳定性的影响较小，为提高单条采场生产能力，采场长度可由试验阶段的100 m增加到150～200 m;3)为减小相邻采场开采扰动，相邻采场开采时的安全距离应控制在4 m以上，局部地段围岩条件较差时还应适当加大；4)对于上下相邻采场，待采矿体位于已采采场的下盘围岩移动范围更有利于采场稳定性控制，建议采用从上往下的回采顺序。研究结果可为采矿工程实践提供一定的参数参考。

关键词：急倾斜矿体极薄矿脉机械化开采稳定性分析

急倾斜极薄矿脉机械化留矿法平底结构出矿相似模拟试验

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矿业研究与开发 2024年第2期44卷 14-19页

作者：熊有为刘福春张军雷显权刘恩彦长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410019 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 广西桂华成有限责任公司广西贺州市542800

为了探明在不同采场倾角和进路间距条件下,无底柱平底结构出矿方式狭长受限空间内的矿石流动规律,采用自主设计的试验模型,开展了急倾斜极薄矿脉机械化留矿法平底结构出矿相似模拟试验。试验结果表明:随着留矿法回采分层上行,矿堆表面... 详细信息

为了探明在不同采场倾角和进路间距条件下,无底柱平底结构出矿方式狭长受限空间内的矿石流动规律,采用自主设计的试验模型,开展了急倾斜极薄矿脉机械化留矿法平底结构出矿相似模拟试验。试验结果表明:随着留矿法回采分层上行,矿堆表面形成的移动漏斗坡面角逐渐减小,更有利于机械化设备在采场矿堆表面通行作业;采场倾角一定时,矿堆表面形成的移动漏斗坡面角随出矿进路间距的增大而增大,大量放矿后残留采场底部的矿石量随出矿进路间距的增大而增多;出矿进路间距一定时,矿堆表面形成的移动漏斗坡面角随采场倾角的增大而减小,大量放矿后残留采场底部的矿石量随放矿角度的增大而减少。通过狭长受限空间放矿模拟试验,以矿堆表面凹陷坡面角和底部矿石残留率为评价指标,确定符合机械化留矿法开采工艺要求的出矿进路最佳间距为8 m。

关键词：急倾斜极薄矿脉留矿采矿法出矿进路间距移动漏斗坡面角

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极薄矿体采矿经济模型及应用

采矿技术 2024年第1期24卷 36-40页

作者：刘恩彦刘福春熊有为雷显权刘艳红长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410019 深井矿山安全高效开采技术湖南省工程研究中心湖南长沙410019

广西某矿为极薄矿体,其0.4 m厚度以下的脉幅较多,采用传统经验判断法无法评价其经济效益。为充分利用该矿有限的矿产资源,以矿石综合品位、脉幅厚度及采矿成本等经济技术指标为基础,定义采幅系数,并结合盈亏平衡法,通过生产数据的归纳... 详细信息

广西某矿为极薄矿体,其0.4 m厚度以下的脉幅较多,采用传统经验判断法无法评价其经济效益。为充分利用该矿有限的矿产资源,以矿石综合品位、脉幅厚度及采矿成本等经济技术指标为基础,定义采幅系数,并结合盈亏平衡法,通过生产数据的归纳总结和分析,建立采矿经济模型,综合评价极薄矿体的可回采性,确定适宜的采幅参数。该方法为矿山提高资源回收量、增加采矿效益提供了科学依据,可确保矿产资源开发取得实效,实现可持续发展。

关键词：极薄矿体矿石品位采幅经济模型

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动态冲击下龄期较短充填体的力学特性研究

黄金 2024年第1期45卷 6-11页

作者：郭陈响朱建国刘恩彦熊有为长沙有色冶金设计研究院有限公司中南大学资源与安全工程学院

充填体材料发挥支撑作用时往往会受到爆破、钻孔等外界的动态扰动,严重危害采矿安全,同时养护时间长短也会影响矿山开采效率。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统研究不同龄期尾砂胶结充填体的力学特性,同时使用LS-DYNA有限元软件对试样... 详细信息

充填体材料发挥支撑作用时往往会受到爆破、钻孔等外界的动态扰动,严重危害采矿安全,同时养护时间长短也会影响矿山开采效率。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统研究不同龄期尾砂胶结充填体的力学特性,同时使用LS-DYNA有限元软件对试样在动态冲击作用下的应力-应变特性进行数值模拟。研究表明:在动态冲击作用下,龄期28d的试样较龄期3d的试样压密阶段短,线弹性阶段长,且峰后强度下降明显,2种试样动态强度与应变率基本呈正相关关系。模拟结果表明:龄期3d的试样在靠近透射端一侧出现较大的应力集中区,产生应变并均匀的向入射端扩展;龄期28d的试样应力集中区与应变主要出现在侧面轴向,逐渐贯穿整个试样。模拟结果与高速摄影捕捉的裂纹扩展情况相符。研究结果能够为地下矿山确定合理的回采时间提供一定的理论参考。

关键词：尾砂胶结充填体动态冲击 SHPB系统力学特性数值模拟养护龄期

基于离散元方法的急倾斜极薄矿脉机械化开采爆破参数仿真优化

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有色金属（矿山部分） 2024年第3期76卷 32-38页

作者：熊有为朱建国刘福春张军陈伟长沙有色冶金设计研究院有限公司长沙410083 中南大学资源与安全工程学院长沙410083 广西桂华成有限责任公司广西贺州542800

急倾斜极薄矿脉留矿法开采爆破空间规整平齐是实现小型采矿机器人高效通行和稳定作业的关键因素。为了提高狭小空间爆破光面控制效果,采用离散元方法和黏结颗粒模型耦合仿真方法,开展了不同炮孔参数条件下急倾斜极薄矿脉爆破模拟,以爆... 详细信息

急倾斜极薄矿脉留矿法开采爆破空间规整平齐是实现小型采矿机器人高效通行和稳定作业的关键因素。为了提高狭小空间爆破光面控制效果,采用离散元方法和黏结颗粒模型耦合仿真方法,开展了不同炮孔参数条件下急倾斜极薄矿脉爆破模拟,以爆破空间轮廓规整性系数为评价指标,对急倾斜极薄矿脉炮孔布置方式和参数进行了优化。研究结果表明:同等排距和孔距条件下,矩形方式布孔的爆破规整性系数最高,矩形+间隔空孔布孔方式爆破规整性系数次之,之字形炮孔布置方式爆破效果最差;结合爆破经济性指标和采场断面规整性系数综合考虑,对于急倾斜极薄矿脉机械化开采,推荐采用矩形+间隔空孔装药的爆破方式,炮孔排距0.4 m,孔距0.8 m。

关键词：急倾斜极薄矿脉机械化开采留矿法爆破离散元仿真

地下矿山新型浮箱式膏体充填接顶技术研究及应用

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矿产保护与利用 2024年第2期44卷 46-51页

作者：康国华白龙剑王洪江严庆文刘猛陈冲熊有为刘家明长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410000 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 云南驰宏锌锗股份有限公司云南曲靖654212

膏体充填后充填体存在一定下沉量和自流坡度角,导致充填接顶效果不佳的问题。为了提升窄长形下向进路式采场的充填接顶效果,避免顶板暴露面积过大而失稳,提出浮箱式点柱接顶技术。分析了浮箱式点柱的承载机理,量化了浮箱尺寸、强度和排... 详细信息

膏体充填后充填体存在一定下沉量和自流坡度角,导致充填接顶效果不佳的问题。为了提升窄长形下向进路式采场的充填接顶效果,避免顶板暴露面积过大而失稳,提出浮箱式点柱接顶技术。分析了浮箱式点柱的承载机理,量化了浮箱尺寸、强度和排间距计算方法。开展现场实验,探究浮箱在高黏度料浆中能否浮起问题。结合该技术在云南某铅锌矿的应用实例,验证了本文提出的设计方法和接顶技术的有效性。结果表明:浮箱可在高黏度料浆中浮起,且部分凸出充填体,对顶板形成有效支撑。采用该技术的实验采场顶板对充填体浮箱的压力约为0.65 MPa。采用浮箱式点柱接顶技术可以形成充填体-浮箱式点柱共同支护体系,提升顶板稳定性,具有显著的安全效益。

关键词：进路式充填采矿法充填接顶浮箱工业实验

瓦厂坪铝土矿综采工作面围岩变形与采动应力分布规律研究

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中国有色金属学报 2022年第2期32卷 574-585页

作者：雷显权刘福春熊有为刘恩彦朱国辉长沙有色冶金设计研究院有限公司长沙410019 深井矿山安全高效开采技术湖南省工程研究中心长沙410019 中南大学资源与安全工程学院长沙410083

瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的有色金属地下矿山。采用三维弹塑性有限元数值模型对综采工作面回采过程进行了计算模拟,揭示了工作面顶、底板围岩的变形特征和采动应力的空间分布特征与演化规律。结果表明:1)工作面矿... 详细信息

瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的有色金属地下矿山。采用三维弹塑性有限元数值模型对综采工作面回采过程进行了计算模拟,揭示了工作面顶、底板围岩的变形特征和采动应力的空间分布特征与演化规律。结果表明:1)工作面矿层采出后,采空区顶板发生沉降变形,底板发生鼓起变形;变形量在工作面中部最大,往两端逐渐减小;工作面长度越长,顶、底板变形越大。2)采动应力在工作面两端和前后方产生应力集中,形成高支承压力区;采空区顶板大范围应力降低,最小主应力为近竖直向拉应力。3)工作面前方应力集中区随工作面推进向前转移,采动应力峰值随之逐渐增大;采空区顶板采动应力在工作面推进过程中保持相对稳定。研究结果对合理确定工作面长度、工作面顶板精准支护、应力集中区稳定性控制和采空区顶板安全管理等工作具有重要指导作用。

关键词：瓦厂坪铝土矿综合机械化开采回采工作面围岩变形采动应力

基于DEM-SPH耦合的高浓度充填料浆搅拌仿真

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矿业研究与开发 2022年第1期42卷 162-167页

作者：熊有为刘福春刘恩彦雷显权长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410000 深井矿山安全高效开采技术湖南省工程研究中心湖南长沙410000

采用基于离散元方法(DEM)和光滑粒子流体动力学方法(SPH)耦合的仿真方法,对高浓度充填料浆固液两相混合介质搅拌过程进行仿真,研究不同搅拌结构对料浆搅拌效果的影响。仿真结果表明:增加叶片直径、叶片组数和搅拌轴数量均可提升物料搅... 详细信息

采用基于离散元方法(DEM)和光滑粒子流体动力学方法(SPH)耦合的仿真方法,对高浓度充填料浆固液两相混合介质搅拌过程进行仿真,研究不同搅拌结构对料浆搅拌效果的影响。仿真结果表明:增加叶片直径、叶片组数和搅拌轴数量均可提升物料搅拌均匀性。在5组不同结构的搅拌机方案中,双轴搅拌机达到均匀效果的搅拌时间最短(180 s),可在不增加搅拌机尺寸的条件下实现最大的生产能力,适用于大规模矿山大流量充填系统高效生产。

关键词：离散元方法光滑粒子流体动力学方法 DEM-SPH耦合固液两相流仿真充填料浆搅拌

废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模

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矿业研究与开发 2023年第1期43卷 43-47页

作者：熊有为刘福春雷显权刘恩彦长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410019 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

采用尾砂充填露天坑能够实现废弃露天坑地质灾害治理与尾矿综合利用的双重目的。针对废弃露天坑下隐伏空区群对露天转地下隔离矿柱安全稳定性影响大的问题,提出了废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模技术。以大冶大红山矿为... 详细信息

采用尾砂充填露天坑能够实现废弃露天坑地质灾害治理与尾矿综合利用的双重目的。针对废弃露天坑下隐伏空区群对露天转地下隔离矿柱安全稳定性影响大的问题,提出了废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模技术。以大冶大红山矿为例,采用等值反磁通瞬变电磁法和微动地震法等综合物探方法,结合采空区现场调查成果,综合推断圈定了隐伏采空区20个,并通过布置钻孔验证了结果的准确性;采用GOCAD软件构建了露天坑地表与采空区综合地质体数字化模型,展现了采空区群空间赋存特性,测算出采空区体积共计55350.64 m^(3),为露天坑隐伏空区群安全隐患治理与隔离矿柱的稳定性分析提供了支撑。

关键词：废弃露天坑隐伏空区群综合物探 GOCAD