[01275251]崩落法转充填法联合精细开采技术研究

所属行业领域采矿工程/金属矿山开采成果简介

针对铁矿山无底柱分段崩落法转分段空场嗣后充填法联合开采的难点、关键技术问题，以大冶铁矿为工程背景，采用现场调查、室内力学试验、现场监测、数值模拟及理论分析等研究手段，开展了崩落法转充填法联合精细开采技术研究。

研究内容主要包括矿床开采技术条件及岩石力学基础研究，嗣后充填采矿工艺及关键技术参数优化、充填法与崩落法过渡区域开采技术研究、崩落法转充填法开采安全控制技术研究、充填质量控制及充填系统优化研究。

研究确定了合理的充填采矿方法及相关工艺参数，建立了崩落法转充填法过渡期多目标线性规划模型，形成了一套适用于崩落法转充填法过渡区联合开采的采矿工艺。

研究成果为大冶铁矿维护高陡露天边坡的稳定性、保护国家矿山公园、解决矿山开采尾矿排放问题及提高资源的回收利用水平提供了有力的技术支撑及保障。

应用介绍所处研发阶段：已取得部分科技成果。

应用领域和范围：“资源高效开发与综合利用”和“安全开采”。

应用情况：科技成果以武钢资源集团有限公司大冶铁矿狮子山矿区为工程依托，进行了充填法转崩落法精细开采技术研究，研究成果切实可行，给大冶铁矿带来显著的经济效益和良好的社会效益，对采其它崩落法转充填法开采铁矿山的开采设计及优化提供参考和借鉴技术优势。

技术创新点：

（1）建立了一套适用于崩落法转充填法过渡联合开采的采矿工艺。优化了崩落转充填法开采的过渡层安全厚度，首次在大冶铁矿进行了崩落转充填法开采工程实践，提出了采用浅孔留矿嗣后充填法开采过渡区矿石，分析了其回采的安全性，运用运筹学线性规划的方法，建立了崩落转充填法过渡期资源开采线性规划模型，解决了崩落转充填法的产量衔接问题。

（2）建立了三轴压缩试验状态下的充填体三维弹性损伤本构模型。从微观层面研究了全尾砂胶结充填体的胶凝过程，基于胶结充填体单轴及三轴受压状态下的强度破坏准则，建立了不同配比胶结充填体的三维损伤本构方程及三轴受压状态下应力-应变曲线模型，并验证了理论曲线的拟合度，揭示了充填体的损伤破坏特性，为高阶段充填体强度匹配设计提供理论基础。

（3）揭示了阶段空场嗣后充填采场底部结构巷道群全寿命周期的采矿扰动影响规律。

结合阶段空场嗣后充填采场底部结构巷道群形成过程中的应力、位移变化情况分析了不同开挖顺序及布置形式对矿岩稳定性的影响规律，监测矿房、矿柱的回采全过程底部结构应力、应变及塑性区变化情况，分析了开采扰动对底部结构稳定性的影响规律，揭示了阶段嗣后采场底部结构的致灾机理。

基于三轴压缩实验的围岩与充填体混合试件的全应力应变规律曲线。通过多组围岩与充填体三轴压缩试验得到有规律的全应力应变曲线，其异于单围岩三轴压缩试验的应力应变规律曲线表明，在围岩为充填体共同承压过程中，围岩破坏后，充填体仍起到一定承载作用，使得其整体承载力仍有相应回升，为充填体发挥优势阶段。

主要技术指标：（1）充填采矿法试验矿块的回收率控制在92%以上，贫化率控制在8%以下；（2）崩落法与充填法过渡区域的矿石回收率达到65%，贫化率15%以下；（3）车间年产量达到30万吨，充填工序成本控制在每吨矿石35元以内。

自我评价及效益分析崩落法转充填法联合精细开采技术在武钢资源集团有限公司大冶铁矿应用以来，已产生显著的经济效益和社会效益。计算可知，采用充填法开采比采用崩落法开采多获得经济效益1328.35万元。

该方法不仅可以确保高陡露天边坡的稳定性，保护矿区周边生态环境，并能有效降低矿石贫化率，提高矿石回采率，提高资源的回收利用水平，延长矿山的生产服务年限。

通过项目的实施，形成了一套适用于崩落法转充填法过渡区联合开采的采矿工艺，解决了崩落法转充填法的关键技术问题，为该方法大范围推广奠定了基础。

项目实施过程中所体现出的多种手段综合运用、精细化开采、实时监测等思想，具有良好的可参考性，对国内矿山企业尤其是其他采用崩落法向充填法转换矿山企业有一定的示范作用。

合作方式 合作开发

联系方式 联系人： 宋卫东 联系电话：01062333864 传真：01062333864 电子邮箱：songwd@ustb.edu.cn。