[01784734]高应力特大型镍矿床连续开采综合技术

本项目属于金属矿产资源开发领域，技术成果有效地解决了高应力特大型镍矿床开采的关键技术难题，实现了复杂破碎金属矿床的高效率和低贫损开采。金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿床，矿区经历了多次地质构造运动，节理裂隙十分发育，且矿体埋藏深，矿区地应力高，深部苍首围岩表现出明显的碎胀蠕变特性，地压活动频繁显现，属国内外罕见的高应力特大型难采金属矿床。本项目针对高应力破碎金属矿床开采技术特点，以采场地压控制和安全高效开采为前提，以提高资源回收率和降低贫化率为目标，综合运用理论分析、室内实验、数值模拟、现场监测和工程实践等综合技术手段，研发形成了高应力特大镍矿床连续开采综合技术体系，为世界上生产能力最大的下向胶结充填法矿山提供技术支撑。构建了高应力破碎条件下岩层控制理论与技术框架。针对矿区地质构造运动强烈、地应力高、采动影响不断加大等矿床赋存特征，本项目揭示了复杂矿区地应力分布规律与作用特征，实现了矿岩稳定性分区与定量评价，为矿床回采工程布置提供了可靠信息；揭示了高应力破碎条件下矿岩变形破坏机理，探明了采动影响对矿岩破坏特征的影响机制，为岩层稳定性控制提供理论依据；建立了矿区分方位动态变形监测体系，开发了采场灾变预测预报系统，并提出了高应力破碎岩体变形破坏有效控制技术，为高应力破碎矿床安全高效回采奠定基础。创立了厚大破碎矿体大断面仿生蜂巢结构回采新技术。针对矿体厚大且埋藏深、矿岩破碎、节理裂隙　发育等开采技术条件，成功开发了厚大矿体无矿柱大面积连续回采工艺，实现了矿体的连续回采和连续下降；创新了大断面六角形进路式高效采矿法，提高了采区机械化水平；创立了大直径空孔螺旋掏槽爆破技术，改善了破碎矿岩的爆破效果；建立了厚大矿体采场布置新结构，提高矿床回采效率；建成了以无轨设备为核心的机械化进路式采矿生产线，实现了高应力条件特大型破碎矿体的高效率和低贫损开采。开发了以矿山固体废弃物为骨料高浓度料浆胶结充填工艺。针对厚大充填体整体稳定性难以控制、高浓度料浆输送困难、深井充填管网布置复杂、钻孔管道磨损严重等问题，通过优化配备高浓度充填料浆，实现了充填体强度与厚大矿体连续开采相匹配；开发了以矿固体废弃物为骨料的高流态料浆充填技术，探明了高浓度料浆流动特性及满管流输送机理，提出了深井充填钻孔失效模式及其修复技术。通过胶结充填工艺有效控制了破碎岩的变形破坏，为高应力矿床面积连续开采提供了技术支撑。本项目已授权国家专利20项，发表论文135篇，出版专著1部；已省部及奖励7项。技术成果已全面推广应用于金川镍矿，矿山生产能力提高至800万吨/年，成为世界上生产能力最大的下向胶结充填法矿山，采矿损失率由设计的5%降至4.2%，贫化率由设计的7%降至5%以下，的三年累计创造直接经济效益52.622348亿元，本项目研究成果可推广应用于条件类似的金属矿山。