深孔间柱开采贫损控制技术研究

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本文针对凡口铅锌矿大爆破开采间柱采场的生产实际,紧密结合“大爆破采场三维边界探测获取及贫损控制技术研究”科研课题,综合运用现场探测、室内实验和理论分析的方法,采用空区激光探测系统(CMS)、显式动力分析软件LS-DYNA以及三维矿业软件SURPAC等数字化工具,开展了间柱采场开采贫损控制技术的研究,旨在揭示凡口铅锌矿深孔间柱两帮矿房充填体的力学特征和破坏机理,确定适合现场情况的充填体合理强度配比,从充填体强度角度控制间柱采场的开采贫化率;与此同时,运用显式动力分析软件LS-DYNA,研究优化产生最小贫化和损失的边孔装药结构、边孔距,从爆破角度实现对间柱采场的开采贫化和损失的有效控制。最后通过现场试验,验证了所研究的贫损控制技术的有效性。论文的主要研究内容和成果如下:(1)开展了不同配比(1:4、1:5、1:6)的分级尾砂胶结充填体的单轴抗拉、抗压、抗剪切等室内力学性能实验研究,获得了三种不同配比的分级尾砂胶结充填体的物理力学性能参数及其破坏特征。(2)分析了分级尾砂胶结充填体的物理性质及细观结构,建立了分级尾砂胶结充填体的损伤力学本构模型,揭示了分级尾砂胶结充填体损伤规律,获得了不同开采深度对应的分级尾砂胶结充填体的合理强度曲线,确定了不同开采深度区间对应的分级尾砂胶结充填体的配比方案。(3)从控制间柱采场复杂边界的角度,对间柱采场的贫损控制技术进行了研究,运用显式动力分析软件LS-DYNA对间柱采场边排孔的装药结构、两帮以及两端的边孔距进行了数值优化,获得了最佳边界爆破效果的两帮和两端边孔距分别为1.6m和1.2m、合理装药结构的空气间隔比例为0.588。(4)以凡口铅锌矿Sh-400mS12-13#间柱采场为试验采场开展间柱采场贫损控制技术的应用研究,获得试验采场实际回采的贫化率和损失率指标并进行分析。结果表明:试验采场的贫损控制效果明显,贫化率和损失率分别下降了4.90个百分点和6.06个百分点,验证了深孔间柱贫损控制技术的有效性。研究成果对提高矿山的资源回收率、改善开采质量,创造更大的经济效益具有重要的工程实用价值。
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