桦树沟铜矿分段空场嗣后胶结充填法顶柱回采工艺研究

摘要

我国矿产资源丰富，但人均占有量少。况且矿产资源不可再生，开采过程中应该得到充分利用。但目前采矿技术未能达到全部回收矿石的标准，唯有尽量减少矿石损失。矿石遗留是每个矿山都面临的问题。随着矿山不断开采，大量矿柱被遗留而不能回收。桦树沟铜矿采用分段空场嗣后胶结充填法，在开采过程中留下大量顶柱。这部分矿量所占比重较大，且矿石品位较高，回收这部分矿石必然会提高矿山的经济效益。因此开展分段空场嗣后胶结充填法顶柱回采方法的研究具有十分重要的意义。 该课题基于分段空场嗣后胶结充填法，对桦树沟铜矿顶柱回采进行研究。底部结构的破坏程度影响着下中段顶柱回采。为了解决采场底部结构巷道严重片帮的现象，文章针对不同矿体厚度进行了采矿方法优化设计，提出了在采场底部构筑人工矿柱方案。同时针对矿山1760m以上中段和以下中段两种情况，研究了不同的顶柱回采方式。对于1760m以上中段顶柱（处于胶结充填体之下），回采时需预留2m厚的护顶层矿柱；对于1700m以下中段顶柱，需在上中段底部构筑人工矿柱并铺设0.5m厚人工假底，下中段顶柱一次性采全高。并通过建立FLAC-3D数值模型，研究了顶柱回采安全性以及合理的进路宽度。 研究表明，桦树沟铜矿顶柱采用进路式回采效果较好，留护顶层矿柱和铺设人工假底两种情况均能满足安全生产条件。根据模拟分析可知，顶柱进路宽度为5m较为合适。目前该方法已得到矿山肯定，同时也可为其他同类矿山借鉴。

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1　绪论

1.1　研究背景及意义

1.2　国内外研究现状

1.2.1　国内研究现状

1.2.2　国外研究现状

1.3　主要研究目标、内容及方案

1.3.1　研究目标

1.3.2　主要研究内容

1.3.3　研究方案

2　桦树沟铜矿采矿法简介

2.1　桦树沟矿区概况

2.1.1　桦树沟矿区地理位置

2.1.2　桦树沟矿区地质特征

2.1.3　桦树沟铁矿与铜矿的关系

2.2　桦树沟铜矿开采与充填现状

2.2.1　开采现状

2.2.2　充填现状

2.3　分段空场嗣后胶结充填采矿法优化

2.4　本章小结

3　顶柱回收进路尺寸模拟研究

3.1　数值模型建立

3.1.1　基本假设

3.1.2　几何尺寸

3.1.3　岩体矿块参数

3.2　数值模拟计算方案

3.3　模拟结果及分析

3.4　本章小结

4　构筑人工假底

4.1　人工假底受力分析

4.1.1　塌落拱原理

4.1.2　组合梁理论

4.1.3　人工假底材料选择

4.2　钢筋混凝土人工假底厚度及配筋研究

4.2.1　人工假底厚度研究

4.2.2　人工假底配筋研究

4.2.3　钢筋混凝土人工假底造价

4.3　充填体人工假底厚度及配筋研究

4.3.1　充填体人工假底厚度计算

4.3.2　充填体人工假底配筋计算

4.3.3　充填体人工假底造价

4.4　本章小结

5　分段空场嗣后胶结充填法顶柱回采工艺

5.1　构筑人工矿柱

5.1.1　人工矿柱构筑方案

5.1.2　人工矿柱置换开采工艺

5.1.3　铺设人工假底

5.1.4　充填

5.2　顶柱回采方法

5.2.1　顶柱回采高度确定

5.2.2　顶柱回采方案

5.3　充填挡墙架设和脱水研究

5.3.1　充填挡墙

5.3.2　采场脱水

5.4　本章小结

6　结论与展望

致谢

参考文献

附　　录1

附　　录2

附　　录3

附　　录4

附　　录5

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果