[00816912]复杂破碎条件下露天-地下联合高效开采关键技术

该项目属金属矿产资源开采领域。露天-地下联合开采对稳定中国矿产资源产能，保障资源供给起到了重要的作用。但由于岩体受露天和地下开采的反复扰动，变形移动量大且复杂，由此诱发露天边坡及地下巷道围岩的失稳破坏等问题，特别是在复杂破碎条件下，问题将更加突出。锦丰金矿是中国最大的现代化黄金矿山，具有主矿化带受断裂带控制、品位变化系数大、矿岩破碎(RQD=15%-60%，f=1-6)、易风化和遇水泥化等特征，属典型复杂破碎难采矿体。项目组针对锦丰金矿矿岩复杂破碎的特点，以岩体稳定为核心，以安全高效生产为目标，综合运用理论分析、室内实验和现场工业试验、数值模拟等方法，形成了复杂破碎条件下露天-地下联合高效开采技术体系：1．集成了陡帮开采与边坡综合加同等方法，创新了逐孔减震爆破和多水平渐次开采技术，形成了不良岩体露天陡帮安全高效开采新工艺，实现了露天最终边坡角提高40以上，剥采比降低24%，生产台阶下降速度80m/a，是国内同类矿山的3-4倍。2．发展了基于反循环钻和三维数字地质模型的露天生产探矿新模式，推行高精度定向松动控制爆破工艺，建立了完善的爆堆处理及矿石铲装运工序，实现了露天矿石低贫化开采(8.6%)，比设计方案降低了14%以上。3．首次建成中国金属矿山机械手高效湿喷混凝土台车在复杂地质条件下大断面(28m<'2>)巷道一体化支护系统，优化了高强度湿喷混凝土配合比，解决了湿喷混凝土料浆可泵性差的难题，克服了传统干喷回弹量大、作业面粉尘浓度高及顶板检撬安全风险高等弱点，实现湿喷混凝土回弹率低于10%，较传统干喷降低66.7%，作业面粉尘浓度从75mg/m<'3>降至10mg/m<'3>，混凝土28d单轴抗压强度达到50MPa以上，湿喷混凝土综合技术达到了世界先进水平。4．研制了凿岩台车机械化安装的专用树脂锚杆及配套安装工具，实现了凿岩台车凿岩、安装锚杆一机多用，简化了掘进与支护工艺，制定了树脂锚杆安装技术规范，树脂锚杆安装速度缩短到每根6min，锚杆锚同力≥200kN，较传统管缝式锚杆提高1.85倍。5．基于湿喷+树脂锚杆支护工艺，丰富了复杂破碎条件下机械化上向进路式胶结充填高效开采新模式，解决破碎条件下大型无轨设备效能难以发挥的技术难题，采矿进路爆破效率达到94.5%，比国内同类矿山高20%-30%，采矿生产能力42.5t/班·人，是国内同类矿山的3.2倍。6．借助数值模拟技术，采用单元最小安全系数的三维有限元法，分析了境界矿柱稳定性，探明了露天边坡潜在的破坏模式为沉降式圆弧剪切破坏，确定合理境界矿柱厚度为20m，为安全回采提供了可靠的依据。项目已申请发明专利4项，获得中国黄金协会科学技术奖特等奖。研究成果应用于锦丰金矿，4年来累计创造15950万元的直接经济效益。该成果已辐射到澳华黄金公司、云南铜业集团及金川集团公司等类似开采条件矿山，该项技术的推广应用前景广阔。