南坡铜矿留矿采矿法采场危险因素分析研究--《昆明理工大学》2011年硕士论文
南坡铜矿留矿采矿法采场危险因素分析研究
【摘要】：随着我国国民经济发展对资源日益增长的需求,地下开采的比重日益增大。其安全问题也日益突出,并受到广泛的关注。近年来不少学者采用岩石力学理论、仪器监测和数值计算的方法进行了系统地研究,并取得卓越的成效。然而,深入分析表明,地下采场岩体失稳垮塌、冒落等安全问题是岩体强度、节理弱面条件、水文状况,以及围岩应力等因素共同作用的结果。如果仅采用单一的方法,仅从单一的角度去分析和研究,其结果将有所偏颇。
本文以云南省勐腊县磨憨光明采选厂南坡铜矿为例,对浅孔留矿法采场的各种危险因素进行了探讨和分析,揭示了其采场安全影响主控因素,并据其构建了评价采场危险度的综合作用模型。根据影响采场安全的主控因素：采场岩体质量、采场二次应力分布、爆破影响,本文就从三个方面就其进行了分析研究。本论文只要研究内容如下：
①分析影响采场稳定性的危险有害因素,并简化为岩体质量、二次应力分布、爆破影响三个主控因素；
②对以上各影响因素进行无量纲化处理,并建立定量的对采场稳定性的影响度函数；
③对各影响因素应用模糊层次法进行权重分配；
④对岩体质量因素采用地质广泛使用的CSIR分级方法进行评价,并得出对采场的影响度函数；
⑤运用ANSYS软件分析其采场周围应力的分布情况,并将应力分布或者位移分布转化成影响系数的分布；
⑥对爆破影响因素使用工程类比法、损伤理论进行了分析,并得出了对采场影响度函数；
⑦采用多指数综合评价方法建立了南坡铜矿采场综合影响度函数,并从影响采场稳定性的三个要素方面提出了地下矿山采场灾害预警防范措施。
【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TD862.1【目录】：
摘要3-4Abstract4-8第一章 绪论8-14 1.1. 本课题研究的目的、意义和研究方法8-10 1.2. 采场稳定性国内外研究现状10-14第二章 采场危险有害因素分析14-31 2.1 采场危险因素14-20
2.1.1 地质与构造14-16
2.1.2 岩层与岩性16-17
2.1.3 岩体应力17-18
2.1.4 地下水18-19
2.1.5 采矿工程因素19
2.1.6 危险因素的简化19-20 2.2 各危险因素的影响度分析20-30
2.2.1 定量评价指标的无量纲化处理20-22
2.2.2 岩体质量影响度分析22-26
2.2.2.1 采场岩体地质力学分类(CSIR分类)22-25
2.2.2.2 采场岩体质量影响度评判25-26
2.2.3 二次应力重新分布对采场影响度分析26-28
2.2.3.1 采场失稳破坏机理26
2.2.3.2 采场岩体破坏应力应变判据26-27
2.2.3.3 二次应力重分布计算及对采场稳定性影响度分析27-28
2.2.4 爆破影响度分析28-29
2.2.4.1 爆破损伤的评价方法28-29
2.2.4.2 爆破对采场岩体的影响度分析29
2.2.5 时间效应对采场稳定性影响度分析29-30 2.3 本章小结30-31第三章 采场危险因素综合作用模型的构建31-40 3.1 采场危险因素综合作用机理31 3.2 采场多指数综合评价函数的构建31-32 3.3 危险因素权重的确定32-39
3.3.1 FAHP方法原理及模型33-35
3.3.1.1 FAHP方法概述33
3.3.1.2 FAHP的数学模型33-35
3.3.2 金属地下矿山采场安全风险各主控因素权重的确定35-39
3.3.2.1 建立层次模型35-36
3.3.2.2 构建模糊判断矩阵36-37
3.3.2.3 指标指数矩阵的建立37-38
3.3.2.4 层次总排列及各要素的权重38-39 3.4 本章小结39-40第四章 南坡铜矿地下采场各危险因素影响度分析40-65 4.1 矿山基本概况40-44
4.1.1 矿山总体概况40
4.1.2 矿山开采技术条件40-41
4.1.3 矿山采矿方法41-44 4.2 南坡铜矿地下采场岩体质量影响度分析44-47
4.2.1 采场岩体质量调查44-46
4.2.2 南坡铜矿岩体质量分析46-47 4.3 南坡铜矿地下采场二次应力分布有限元数值模拟47-60
4.3.1 有限元数值模拟概述47-49
4.3.1.1 ANSYS软件介绍47
4.3.1.2 ANSYS软件的主要技术特点47-48
4.3.1.3 ANSYS程序分析基本过程48-49
4.3.1.4 三维模拟开挖过程的实现49
4.3.2 矿山岩石力学性质及采场原岩应力状态49-50
4.3.3 有限元模型构造50-51
4.3.3.1 计算模型基本假设50-51
4.3.3.2 模型的构建51
4.3.4 模型计算及相关说明51-52
4.3.5 采场开采步骤模拟52
4.3.6 模拟结果分析52-59
4.3.6.1 位移分析52-54
4.3.6.2 应力分析54-58
4.3.6.3 模拟分析结论58-59
4.3.7 南坡铜矿采场二次应力影响度59-60 4.4 南坡铜矿地下采场爆破因素影响度分析60-64
4.4.1 类比实验60-63
4.4.2 南坡铜矿爆破影响度的确定63-64 4.5 本章小结64-65第五章 南坡铜矿采场综合影响度分析65-68 5.1 采场稳定性综合影响度65-67
5.1.1 综合影响度函数65-66
5.1.2 调查窗口综合影响度66-67 5.2 南坡铜矿采场灾害预防对策67 5.3 本章小结67-68第六章 结论与展望68-71参考文献71-75致谢75-76附录A (攻读硕士学位期间公开发表论文)76
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留矿采矿法
导读：留矿采矿法，第四节留矿采矿法，由于岩金矿山采矿技术不断进步，留矿采矿法在结构参数、采准布置、回采工艺以及使用范围等方面，扩大该采矿方法的使用范围，（3）应用控制爆破技术回采矿房，提高了采矿工效，再用大爆破方法回采矿柱，应改用下向胶结充填采矿法，大爆破回采矿柱，留矿采矿法的方法特点及适用条件，留矿采矿法的特点是：将阶段分成矿块，矿房采完后回采矿柱和处理采空区，留矿采矿法主要用来开采矿石和围岩稳固
留矿采矿法
第四节留矿采矿法
一、使用留矿法德矿山技术进步和主要科研成果
近20年来，由于岩金矿山采矿技术不断进步，留矿采矿法在结构参数、采准布置、回采工艺以及使用范围等方面，不断改进和完善，形成不少留矿法德变形方案，大幅度的降低矿石损失和贫化。扩大该采矿方法的使用范围。
留矿法的技术进步和科研成果，可归纳为几个方面：
（1）完善矿房的底部结构，减少卡漏事故，提高出矿效率和降低底柱的矿石损失。
（2）完善矿柱回采方法和无矿柱回采。矿房和矿柱同步回采，简化了工艺流程，改善了矿柱回采的作用条件，提高了矿柱回采的回采率。
（3）应用控制爆破技术回采矿房。当矿石顶板不稳固，用上向炮孔落矿后，撬渣量大且不安全，改进用水平炮孔控制爆破或平立交替控制爆破落矿，效果良好，提高了采矿工效，降低了大块产出率，改善了矿房作业条件。
（4）研制适应矿脉形态变化的变形方案。在矿体倾角局变缓部位布置双层耙道出矿或用水力冲运矿石出矿，以减少矿石在倾角较缓部位的滞留和损失。对分支复合复杂矿脉或端部三角形矿脉，提出与之相适应的采准布置方式和回采方法或斜电耙道出矿方法。创造出适应围岩不稳固的留矿法变形方案。
静态留矿法，矿房回采过程的局部放矿不是从采场底部，而是从矿堆表面耙入位于矿房一端的局部放矿溜井中放出，在采场中间设置钢板溜井进行局部放矿，利用存隆矿石或局部废石，支撑围岩防止其脱落的留矿法变形方案。使留矿法适用于围岩（特别是上盘）不稳固的条件，扩大了留矿法的适用范围。
（6）创造出适用于极薄矿脉的削壁留矿法。
（7）矿石悬顶的处理。在矿房回采时期，由于 某种原因，局部放矿经常出现悬顶现象，使在矿堆表面的作业人员造成安全隐患，提供了实际经验。
二、留矿法存在的主要问题
（1）在矿房回采时期，撬顶、二次破碎，平场量大，劳动强度高，作业安全性差，现阶段几乎不可能实现机械化作业。
（2）回采厚度较大的薄矿脉（2--5m)，时，一般必须留矿柱（如构筑人工底柱时需留间柱和顶柱）。矿房留矿大放矿后，再用大爆破方法回采矿柱，则矿石损失和贫化皆很大。
（3）目前地下岩金矿山用留矿法回采后，在地下残留大量的采空区，一般都未做任何处理，这是极大地安全隐患。
三．进一步完善留矿法的途径
由于我国金矿赋存特征所决定（急倾斜薄矿脉占较大比重），
根据留矿法当前存在的问题，进一步完善：
（1）根据矿体的开采技术条件，正确的选用留矿法。矿体倾角大于60°，矿厚0.4--4.0m,矿岩稳固为使用留矿法的最佳条件。倾角变缓时，由于矿石在下盘滞留放矿困难，应演变为留矿全面法，倾角局部释缓时，采用水力冲矿，双层耙道出矿的变形方案，矿厚低于0.4米时，
改用削壁充填法，矿厚大于4.0米时应采用上向分成充填法；当矿厚0.4--2.0米时不留矿柱，2。0--4.0m矿脉
矿脉走向长度不大，推广矿柱和矿房同步回采的经验，围岩（特别是上盘）不稳固时，矿房回采要用控制爆破落矿和静态留矿变形方案或局部充填留矿法方案；矿石和围岩均不稳固，含金品位较高时，应改用下向胶结充填采矿法。
（2）研究矿柱回采方法。大爆破回采矿柱，矿石损失和贫化较大，一般说这种方法不适合金矿开采。开展研究工作，有现实意义。
（3）简化采场结构和回采工艺。不留和少留矿柱是简化结构的重要方面。平底电耙道或装岩机出矿是较好结构形式；不留间柱而构筑顺路天井，可以省掉掘进矿房两侧的联络道（掘进这些短巷道劳动强度很大）；顶底柱合一的人工矿柱，对金矿开采来说，是重要的实际课题。平立交替控制爆破落矿方式，可以简化撬顶平场体力繁重的作业的工序，应进一步进行研究和推广。
（4）处理采空区。平度金矿每隔一个阶段构筑一层0.5--1.0m,厚的钢筋混凝土矿柱，用废石或尾矿嗣后充填采空区。从空区向地表开天窗。
留矿采矿法的方法特点及适用条件
留矿采矿法的特点是：将阶段分成矿块，矿块再分为矿房和矿柱二次回采。矿房自下而上分层回采，每次崩落的矿石放出三分之一左右，其余的贮存于矿房中作为继续上采的工作台，待矿房采完以后再放出。矿房采完后回采矿柱和处理采空区。
留矿采矿法主要用来开采矿石和围岩稳固的矿体。矿体厚度虽不受限制，但超过5m时，技术经济效果不如深孔和中深孔落矿的阶段矿房法，一般应用较少。矿体倾角：在薄矿脉中，一般要求不小于60°，在中厚矿体中，一般要求不小于55°。倾角越小，放矿越困难，粉矿损失和平场工作量也越大。由于矿房中贮存有大量矿石，贮存期往往长达1～3年，因此矿石和围岩不能具有自燃性、氧化性和结块性；高硫矿床，矿石有放射性等应慎重采用。
留矿采矿法
将采下的大部分矿石暂留矿房内，工人站在矿石堆上作业，主要用于开采围岩和矿石都稳固的急倾斜薄及中厚矿体（图3)。本法结构简单,采准工作量小,易于掌握。中国广泛用于开采急倾斜薄和极薄金、钨矿床。将矿块划分矿房和矿柱，在矿柱中掘进天井,从天井下部向上每隔4～5m掘联络道与矿房连通，供通风、行人、运料之用(见天井掘进)。在矿房下部开掘放矿漏斗。自漏斗水平开始拉底，形成回采工作面。开
采薄矿脉时，常用横撑支柱或框式支架架设天井、平巷及底部放矿结构，不留底柱和间柱。矿房自下而上用浅眼分层落矿。每次落矿后通过底部放矿漏斗口放出约1/3的崩落矿量,称部分放矿。其余暂留矿房内，使矿石堆表面与工作面之间保持高2m左右的工作空间。部分放矿后，平整矿石堆表面，继续落矿，直至矿房回采完毕，然后将暂留矿石全部放出，称最终放矿或大量放矿。在回采矿房过程中,暂留的矿石经常移动,因此对围岩只起部分支撑作用。围岩容易片落时，将增大矿石贫化。减小矿房尺寸，用锚杆加固顶板或用支架支撑围岩，可减少片落。
留矿采矿法
留矿法在我国占有相当大的比重，根据1971年有色金属矿山统计，留矿法占总产量的40%，其中浅孔留矿法占36%，占据各类采矿方法的首位。
一、浅孔留矿法概述
（一）浅孔留矿法特点
（1）它是空场法的一种，具有空场法的共同特点。它也是将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采。先采矿房，后采矿柱。
（2）这种采矿方法工人可以直接在矿房中大暴露面下工作。
（3）浅孔留矿法是自下而上分层回采矿房，使用浅孔崩薄矿石。
主要特点：
（4）每次采下的矿石，靠矿石自重从漏斗放出1/3左右，留下2/3矿石作为下次凿岩爆破工作的临时工作台。当矿房全部采空后，再将留下的2/3的矿石全部放出（这叫大量放矿）。暂留下的矿石并不能作为地压管理的主要手段。
（5）凿岩工人是站在留矿堆上进行作业的。
（二）浅孔留矿目前使用情况
（1）有些书中将留矿法不列为空场采矿法的一种，而是专门列为一类与空场法平行。又将留矿法分为浅孔留矿法和深孔留矿法二类。实际上，深孔留矿法在矿块结构上，在回采工艺等方面，与阶段矿房法基本相同，回采矿房时，工人并不在采场中作业，对放矿量没有严格要求，可以全部放出，也可以暂时留一部分，以调节出矿量，无必要单列一类。
留矿法就应指的是浅孔留矿法，留矿的作用就是起临时工作台作用，并不起支撑围岩的作用。因而留矿法应该属空场法一种。
（2）当矿石和围岩稳固矿体厚度小于5～8米的急倾斜矿体，在我国广泛地采用浅孔留矿法开采。
二、浅孔留矿法典型方案
（一）构成要素
（1）阶段高度――一般为30～60米，以30～50米居多。
影响阶段高度的主要因素有：
① 矿床勘探类型（探采结合）
一般情况下，矿床的勘探类型越高，坑探网度就越密，抗探阶段的高度越小。为了充分利用坑探巷道作为采矿巷道，原则上应当使采矿阶段与坑探阶段高度一致起来。因此，矿床的勘探类型越高，阶段高度越小。根据我国的经验，用留矿法开采第四类型的矿床，宜采用40～50米的阶段高度。
② 围岩的稳固程度
一般地说，当围岩的稳固性好，可以采用较高的阶段高度；当围岩的稳固性不太稳固时，则应采用较小的阶段高度，这是因为：矿房上盘岩石的暴露面积不宜太大，暴露的时间不宜太长，因此应采用较低的阶段高度。
上盘岩石的暴露面积是由阶段高度和矿房沿走向的长度决定的，因而阶段高度大，一方面矿房量大，另一方面回采工作面的推进速度随着阶段高度的增加而减小。因此，在围岩不太稳固的条件下，只宜采用30～40米的阶段高度；在围岩很稳固，矿脉比较规整的条件下，可以采用40～50米的阶段高度，基至更大。
③ 矿体倾角
包含总结汇报、考试资料、外语学习、旅游景点、办公文档、人文社科以及留矿采矿法等内容。本文共5页
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留矿采矿法
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3秒自动关闭窗口漏斗采矿法（又称留矿采矿法）_科普知识_中国百科网
漏斗采矿法（又称留矿采矿法）
    漏斗采矿法 -漏斗采矿法（又称留矿采矿法） mill method采矿用漏斗　　将采下的大部分矿石暂留矿房内，工人站在矿石堆上作业，主要用于开采围岩和矿石都稳固的急倾斜薄及中厚矿体（图3)。本法结构简单,采准工作量小,易于掌握。中国广泛用于开采急倾斜薄和极薄金、钨矿床。将矿块划分矿房和矿柱，在矿柱中掘进天井,从天井下部向上每隔4～5m掘联络道与矿房连通，供通风、行人、运料之用(见天井掘进)。在矿房下部开掘放矿漏斗。自漏斗水平开始拉底，形成回采工作面。开采薄矿脉时，常用横撑支柱或框式支架架设天井、平巷及底部放矿结构，不留底柱和间柱。矿房自下而上用浅眼分层落矿。每次落矿后通过底部放矿漏斗口放出约1/3的崩落矿量,称部分放矿。其余暂留矿房内，使矿石堆表面与工作面之间保持高2m左右的工作空间。部分放矿后，平整矿石堆表面，继续落矿，直至矿房回采完毕，然后将暂留矿石全部放出，称最终放矿或大量放矿。在回采矿房过程中,暂留的矿石经常移动,因此对围岩只起部分支撑作用。围岩容易片落时，将增大矿石贫化。减小矿房尺寸，用锚杆加固顶板或用支架支撑围岩，可减少片落。
收录时间:日 11:33:18 来源:百科网 作者:百科网
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