阶段嗣后充填采矿设计优化研究
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法方案说明书长沙矿山研究院草楼矿业有限责任公司2006 年7月目录1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案 (1)2 矿块布置 (1)3 采场结构参数 (1)4 采准切割 (2)4.1 采切工程量计算 (2)4.2 采准工程施工 (2)5 回采工艺 (3)5.1 凿岩 (3)5.1.1 孔网参数设计 (5)5.1.2 VCR法掏槽孔参数 (5)5.2 装药 (6)5.3 爆破 (9)5.3.1 VCR法小区掏槽爆破 (9)5.3.2 回采爆破 (9)5.4 出矿 (10)5.5 采场通风 (12)5.6 采场充填 (12)6 采矿主要设备 (12)7 主要技术经济指标和材料消耗 (13)7.1 主要技术经济指标 (13)7.2 回采主要材料消耗 (13)1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案前期阶段深孔空场嗣后充填采矿法是对前期采矿超前拉底采矿后的矿房上部矿体的回采设计的。
见阶段深孔空场嗣后充填采矿法方案图。
超前拉底采矿方案在《草楼铁矿前期60万吨采矿方案》报告中已有论述，本说明为阶段深孔采矿说明。
2 矿块布置矿块垂直走向布置。
具体在11线和19线之间视-170m工程进度确定位置。
矿块划分为矿房和矿柱。
首采区矿块总体布置见-230m中段首采区矿块布置图。
先采矿房，嗣后全尾砂胶结充填，充填体养护达到设计要求后可采矿柱。
3 采场结构参数矿块结构参数：矿块长为矿体厚度，宽30m，阶段高60m ，底部结构高15m。
矿块划分为矿房和矿柱，其结构参数分别为：矿房长矿体厚度，宽15m，阶段高60m；矿柱长矿体厚度，宽15m，阶段高60m。
4 采准切割采准工程有采场凿岩硐室联络道、采场凿岩硐室、出矿平巷、出矿进路（拉底采矿时已施工完毕）和回风平巷。
切割工程：堑沟拉底在前期采矿已完成。
利用深孔，采用VCR 法切槽，拉底上部矿房回采没有切割工程。
4.1 采切工程量计算采切工程量计算见表4-1。
空场嗣后充填采矿法
空场嗣后充填采矿法一、空场嗣后充填采矿法的原理空场嗣后充填采矿法是指在采矿结束后，将采掘过的矿区进行填充，使矿区形成封闭的空间，避免地表坍塌和污染。
这种采矿方法利用尾矿和废石堆积填充矿场，减少对地表的破坏，保护环境。
二、空场嗣后充填采矿法的优点1.保护环境。
空场嗣后充填采矿法可以减少对环境的破坏，降低水质和土壤污染，保护生态环境。
2.提高资源利用率。
通过填充矿区，可以有效地利用尾矿和废石，减少资源浪费。
3.减少灾害发生。
填充矿区可以使原本开采过的地下空间得到有效利用，减少地表坍塌和其他灾害的发生。
4.节约成本。
空场嗣后充填采矿法可以减少清理和治理矿区的成本，提高生产效率。
三、空场嗣后充填采矿法的操作步骤1.表面清理。
在填充矿场前，必须对矿区进行表面清理，清除草地、树木等障碍物。
2.挖掘和开采。
根据矿区的情况，选择适当的挖掘和开采方式，在确保安全的前提下进行采矿活动。
3.分选和分类。
在开采后，对采集的矿石进行分选和分类，将有用的矿石和尾矿分开。
4.填充运输。
将尾矿和废石运输到矿区，进行填充作业，填充材料要均匀覆盖整个矿区。
5.固结封闭。
在填充完成后，必须对矿区进行固结封闭，确保填充物不会发生塌陷和流动。
6.监测和维护。
填充完成后，必须对矿区进行定期监测和维护，保持矿区的稳定和安全。
综上所述，空场嗣后充填采矿法是一种环保和高效的采矿方法，可以保护环境、提高资源利用率、减少灾害发生，并节约成本。
通过科学规划和合理操作，可以实现矿业生产和环境保护的双赢。
希望未来更多的矿业企业能够采用空场嗣后充填采矿法，建设绿色矿山，为可持续发展贡献力量。
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法方案说明书矿山研究院草楼矿业有限责任公司2006 年7月目录1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案 (1)2 矿块布置 (1)3 采场结构参数 (1)4 采准切割 (2)4.1 采切工程量计算 (2)4.2 采准工程施工 (2)5 回采工艺 (3)5.1 凿岩 (3)5.1.1 孔网参数设计 (5)5.1.2 VCR法掏槽孔参数 (5)5.2 装药 (6)5.3 爆破 (9)5.3.1 VCR法小区掏槽爆破 (9)5.3.2 回采爆破 (9)5.4 出矿 (10)5.5 采场通风 (12)5.6 采场充填 (12)6 采矿主要设备 (12)7 主要技术经济指标和材料消耗 (13)7.1 主要技术经济指标 (13)7.2 回采主要材料消耗 (13)1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案前期阶段深孔空场嗣后充填采矿法是对前期采矿超前拉底采矿后的矿房上部矿体的回采设计的。
见阶段深孔空场嗣后充填采矿法方案图。
超前拉底采矿方案在《草楼铁矿前期60万吨采矿方案》报告中已有论述，本说明为阶段深孔采矿说明。
2 矿块布置矿块垂直走向布置。
具体在11线和19线之间视-170m工程进度确定位置。
矿块划分为矿房和矿柱。
首采区矿块总体布置见-230m中段首采区矿块布置图。
先采矿房，嗣后全尾砂胶结充填，充填体养护达到设计要求后可采矿柱。
3 采场结构参数矿块结构参数：矿块长为矿体厚度，宽30m，阶段高60m ，底部结构高15m。
矿块划分为矿房和矿柱，其结构参数分别为：矿房长矿体厚度，宽15m，阶段高60m；矿柱长矿体厚度，宽15m，阶段高60m。
4 采准切割采准工程有采场凿岩硐室联络道、采场凿岩硐室、出矿平巷、出矿进路（拉底采矿时已施工完毕）和回风平巷。
切割工程：堑沟拉底在前期采矿已完成。
利用深孔，采用VCR 法切槽，拉底上部矿房回采没有切割工程。
4.1 采切工程量计算采切工程量计算见表4-1。
表4-1 采切工程量计算表4.2 采准工程施工1）在斜坡道未形成时在斜坡道未形成之前，通过采区人行、材料天井，溜井使其与上、下中段联通，人员、设备、材料从天井上、下；掘进废石（矿石）通过溜井下放到-230m中段。
采矿学地采15 补充内容 阶段嗣后充填采矿法
补充内容：阶段嗣后充填采矿法
2、装药 炮孔装药前进行测孔，然后采用胶皮垫混凝土塞子法堵孔。 BCJ型5t井下乳化炸药装药车装药，炸药采用现场混装乳化炸药， 非电起爆系统双路起爆。 采场端部采用VCR法形成切割天井，以切割天井和拉底层为 自由面倒梯段侧向崩矿形成切割槽，以切割槽和拉底层为自由面 倒梯段侧向崩矿。 回 采 落 矿 采 用 柱 装 药 包 形 式 进 行 爆 破 ， 药 包 长 度 一 般 12 m ～ 17 m，孔内多层药包及孔间均采用毫秒微差起爆，先爆中 心炮孔，后爆边角炮孔，每层爆破高度12 m~17 m（药包长度）。 破顶爆破时，将凿岩硐室内矿柱通过浅眼爆破一同崩落。
补充内容：阶段嗣后充填采矿法
七、适用条件、主要技术经济指标 1、适用条件 矿石中等稳固以上； 倾斜、急倾斜矿体； 后极厚矿体。 2、主要技术经济指标 矿石回采率：79.75%； 废石混入率：9.94%； 盘区生产能力：143万t/a。
补充内容：阶段嗣后充填采矿法
3、出矿 每次爆破后，出崩下矿石量的 1/3 ，剩余矿石留在采场支撑 围岩。当矿块矿石全部爆破后，高强度大量出矿，出空后立即进
行充填。
出矿采用Sandvik LH625E型10 m3电动和Sandvik LH621型9 m3柴油铲运机出矿。 每台铲运机负担4个矿块出矿，采场内矿石
补充内容：阶段嗣后充填采矿法
运输水平平巷掘进
选用 7655 型浅孔凿岩机凿岩，人工装药，非电导爆系统起爆， ZL30 电动装岩机配 2m³ 曲轨侧卸式矿车出碴，人工撬顶、安装锚 杆，PZ-5A型砼喷机进行巷道维护
补充内容：阶段嗣后充填采矿法
六、回采工作 1、凿岩 标准矿块底部集矿堑沟选用 Simba1354 型液压凿岩台车凿上 向扇形中深孔，炮孔直径ф76 mm，炮孔排距1.5 m ~ 2 m，孔底距 3 m ~ 4 m。每次爆破1~2排炮孔，在堑沟拉底巷中采用倾斜排面 炮孔爆破形成爆破空间，集矿堑沟形成后，采用大孔径深孔凿岩。 深孔凿岩在凿岩硐室中进行。Simba364型高风压潜孔钻机穿 凿垂直或倾斜深孔，炮孔直径ф165 mm，孔深71m，炮孔间距和 排距3.5 m。潜孔钻机一次钻凿完一个采场的全部炮孔，然后分次 装药爆破。
大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法的应用.doc
大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法的应用摘要：主要论述了大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法在贵州某磷矿的实际应用，包括开采方案的实施、凿岩爆破过程、采场通风、出矿能力、充填方法选择等，通过现场实践应用情况分析，对矿山今后开采积累了大量有价值的经验。
关键词：大直径深孔采矿方法嗣后充填0 引言根据对国内急倾斜中厚至厚矿体矿山的统计，主要的采矿方法包括有（无）底柱分段崩落法、分段矿房法、阶段矿房法、上向水平分层充填法等。
不管哪种方法的采矿，应根据矿山实际情况以及矿体厚度变化和围岩稳固性等采取合理的采矿方法，以最安全高效的方法回收矿石，降低贫化率，保护环境。
1 开采方案概况矿段矿床属急倾斜中厚至厚矿体，矿房、矿柱按15m宽垂直矿体走向方向依次布置，长为矿体厚度（含夹层），阶段高度为70m。
采用下行式开采方式，实际采场回采高度为55m。
上部阶段布置大孔凿岩硐室，拉底水平布置堑沟受矿硐室，堑沟受矿硐室可利用中深孔爆破形成。
采用“隔三采一”的回采顺序，减小附近区域矿块回采时相互干扰及保证回采安全。
矿块回采结束采空区应及时充填，其中矿房采空区用尾砂胶结充填，矿柱采空区用废石或尾砂非胶结充填。
2 凿岩爆破选用高风压潜孔凿岩台车凿岩，从凿岩硐室向下凿大直径深孔至下部受矿硐室顶板。
钻孔直径Φ165m，孔深控制在45～55m，平均凿岩效率约50m/台班。
大孔凿岩必须控制孔位偏差和钻孔偏斜。
钻孔偏斜率要求中间孔小于3%，边孔小于1%。
3 采场通风采场通风主要借助矿山通风系统形成的主风流负压来完成。
新鲜风流经下部中段上盘沿脉巷、联络道进入采场空区，洗涮工作面形成污风后上升到上部凿岩硐室以及下盘回风巷，然后由上部中段回风巷道排至下盘回风井。
4 出矿能力 5 充填方法(FAN) 矿段初步设计中推荐全尾砂胶结充填：骨料为全尾砂并辅助井下掘进和采切的废石，胶结料为425#普通硅酸盐水泥。
6 结论矿段矿体为一走向上比较长、赋存深度范围较大的急倾斜中厚至厚矿体，矿岩稳固条件好，适宜采用阶段空场嗣后充填采矿法进行回采。
某矿分段凿岩阶段矿房嗣后联合充填采矿法试验研究
矿 区内无稳 定 隔水层 ， 其是矿 体 上下 盘 的花 岗闪长 尤 斑 岩风 化带 、 理岩及 构 造破碎 带 均为含 水层 。地 下 大
作 者简 介 ： 华 南 （ ９ ２ ） 男 ， 西 来 宾 人 ， 究 员 ， 士研 究 生 ， 韦 １６ 一 ， 广 研 博 主要 从 事采 矿 工 程 研 究 ； 林 省 长 春 市 南 湖 大 路 ６ ６ 吉 ７ ０号 ，３０ ２ １０ １
关键 词 ： 倾斜 一 急倾斜 厚 矿体 ； 分段 凿 岩阶段 矿 房 ； 嗣后联 合 充填
中图 分 类 号 ： Ｄ８ ３ ３ ３ Ｔ ５ ．４ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ １—１７ （０ ０ ０ ０ ２ ０ １０ ２ ７ ２ １ ）６— ０ ３— ６
某矿 为湖北 省 一 大 型 金 矿床 ， 矿 石 价 值 较 高 。 其
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对阶段空场嗣后充填采矿法的研究分析
对阶段空场嗣后充填采矿法的研究分析摘要：随着金属非金属矿山开采技术不断发展，采矿技术不断成熟。
日益减少的矿产资源与经济发展对矿产资源的需求，对安全高效的采矿方法提出了更高的要求，目前众多金属矿山采用安全高效的阶段空场嗣后充填法进行开采。
采用阶段空场嗣后充填法进行回采时，一般分为两步完成，间隔回采，一步矿房回采完成后，先对采空区进行充填，充填完成并具有足够强度后再回采其余矿房，即在充填体中间回采矿石。
为实现回采过程中的安全要求，需要从采矿方法、爆破参数、充填体稳定性、回采顺序及结构参数等方面对采矿方法进行优化，同时对回采过程中的矿房顶板和充填体强度提出了更高的要求。
对矿山高效安全开采技术进行研究分析，对保证矿山安全生产有着重要意义。
关键词：阶段空场嗣后充填法；爆破参数；充填体稳定性；安全高效1、阶段空场嗣后充填采矿法随着地下金属矿山开采强度不断扩大，地下形成了大规模的采空区，同时也产生了大量堆积于地表的固体废物（尾矿、废石），地下采空区与地表尾矿废石场既是矿山高效开采的两大灾害来源，也是矿区周边生态和人民生命财产安全的潜在危险源，严重阻碍了矿山绿色发展，是采矿工程领域重点研究的课题之一。
充填采矿法作为一种安全、环保得开采方法，在国外已经较早的进行研究。
随着开采深度不断加大，阶段矿房嗣后充填法充分发挥了其回采效率高、作业环境安全、损失贫化率低、控制地表塌陷等不可代替的优势，在国内外矿山得到了广泛推广应用。
阶段空场嗣后充填法高效利用充填体、矿体、空区三者的时空关系有机结合，再地下金属矿山开采过程中发挥着重要作用，它既消耗了地表的矿山废物，及时充填采空区，又改善了地下开采工作环境安全情况和采场地压条件等，从而形成“以废治害”的安全高效生态采矿模式。
阶段空场嗣后充填法在矿山推广应用过程中存在一些关键问题，如充填体与围岩之间相互作用影响、充填体强度、暴露充填体的稳定性、采场回采顺序和采场结构参数优化等。
2、合理的爆破参数爆破参数的合理选择，可有效降低炸药单耗，有效控制矿房大块率，减小爆破震动，有效控制顶板和围岩的破坏程度，对矿山安全高效的回采及二步房回采围岩、充填体的稳固性有着重要意义。
常峪铁矿阶段空场嗣后充填采矿法采场布置形式的探讨
•矿物开采•收稿日期:２０１８－０４－１７作者简介:杨㊀闯(１９８６－),男(汉族),辽宁盘锦人,河钢矿业滦县常峪铁矿有限公司采矿工程师,国家一级建造师,主要从事矿山井建与生产技术管理工作.常峪铁矿阶段空场嗣后充填采矿法采场布置形式的探讨杨㊀闯㊀齐朝鹏㊀李成斌(河钢矿业滦县常峪铁矿有限公司,河北滦县)㊀㊀摘要:常峪铁矿结合国内外相关矿山的生产实践,并经过多方案比选,初步确定了适合该矿山的采场布置形式,可有效解决凿岩硐室与底部结构的相互转化问题,同时节省了后期的采切工程量.关键词:充填采矿;硐室;堑沟;炮孔中图分类号:T D ８５３ ３㊀㊀文献标识码:B ㊀㊀文章编号:１６７１－８５５０(２０１８)０３－００１２－０３０㊀引言常峪铁矿设计年产铁矿石５００万t,采用竖井与斜坡道联合开拓方式,根据常峪铁矿床地形地质特征,结合矿山规模,经方案比较,设计确定一期开采范围为－１００~－４００m 之间的矿体,采用主副竖井开拓;二期开采范围为－４００~－５００m 之间的矿体,采用主斜坡道开拓系统.该区矿体由多层铁矿组成,夹石较多,矿层分支复合现象显著,矿层形态比较复杂,呈近平行层状或大透镜状.全区从上到下共分为十四个矿体,编号依次为ⅠＧ１~ⅠＧ４㊁Ⅱ㊁ⅢＧ１㊁ⅢＧ２㊁Ⅳ~Ⅹ,矿体走向总长度为９５０m ,分布在响堂断裂(F ３)与１１线之间,平均厚度６ ２９~４１ ６８m ,矿体埋深７０~８１０m (其中主矿体埋深７０~７６m ),矿体赋存标高在－３３~－８０３m 间,最大延深达６２１m .矿区周围工业设施较多,东有平青大公路,南有司家营铁矿一期选矿厂及胶带通廊,西南有司家营铁矿废石倒装场,北有尾矿库及村庄,地面工业厂区布置受到一定限制.主要开拓工程均布置在矿区西部㊁地表岩石移动界线外,但在移动界线内有耕地㊁狗尿河.为了确保地表建㊁构筑物不受破坏,常峪铁矿设计采用充填采矿法回采,以极厚矿体阶段充填采矿法和厚矿体阶段充填采矿法为主.１㊀阶段空场嗣后充填采矿法极厚矿体设计采用盘区式回采方式.盘区沿矿体走向布置,长１２０m ,宽为矿体厚(标准盘区宽度１６４m ),高５０m (中段高度),间柱宽１５m .盘区内矿块沿矿体走向布置,垂直矿体走向方向布置的矿块数根据矿体厚度确定,标准盘区共布置２列８行.盘区内矿块划分为一步采矿块和二步采矿块,一步采矿块和二步采矿块在垂直矿体走向方向间隔布置,标准盘区内共有８个一步采矿块和８个二步采矿块.一步采矿块采用胶结充填采矿法,沿矿体走向方向,每行连续布置两个一步采矿块,矿块长度均为５２ ５m ,矿块宽度２０m ,矿块高度５０m .二步采矿块主要采用尾砂充填,每行布置两个二步采矿块,中间设置８m 宽间柱,矿块长度均为４８ ５m ,矿块宽度２０m ,矿块高度５０m .每个盘区上下盘各布置一条风井.采区溜井布置在间柱中,间隔约９０m .厚矿体阶段充填采矿法为分段凿岩㊁阶段出矿㊁嗣后充填,矿块垂直矿体走向布置.一步采和二步采矿块间隔布置,一步采块矿采用胶结充填,二步采矿块主要采用尾砂充填.一步采和二步采的矿块尺寸相同,矿块高５０m (中段高度),矿块宽２０m ,矿块长为矿体厚度,在矿体下盘,每１２０m (６个矿块)设一条矿石溜井和通风天井.２㊀采场布置形式的选择２ １㊀阶段空场下向扇形孔凿岩法常峪铁矿极厚大矿体和厚矿体采矿凿岩方式由初步设计的分段凿岩改为阶段凿岩,阶段高度为５０m ,堑沟底部结构,选定凿岩设备为D L ４２１Ｇ７C 型液压凿岩台车,在凿岩巷道内钻凿下向扇形孔,出矿设备采用L H ５１４E 型电动铲运机,矿体下盘三角矿采用分段凿岩嗣后充填采矿法进行回采,见图１.２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀矿㊀业㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀M i n i n g E n g i n e e r i n g㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１６卷㊀第３期㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年６月+,-/*./,*-1图１㊀阶段空场下向扇形孔凿岩示意图１－凿岩巷道;２－下向扇形炮孔;３－充填体;４－出矿巷道;５－堑沟拉底巷道;６－间柱;７－出矿进路优点:１)采用D L４２１Ｇ７C型液压凿岩台车在凿岩巷道中钻凿下向扇形孔,后期凿岩巷道可作为上一中段的堑沟拉底巷道,降低采切工程量;２)堑沟底部结构凿岩设备可与回采凿岩设备统一,降低凿岩设备备品备件的投资;３)根据山特维克设备厂家介绍,D L４２１Ｇ７C型液压凿岩台车凿岩效率高,炮孔偏斜率小,设备运行自动化程度高,工人劳动强度小.缺点:１)根据对国外矿山进行考察,芬兰皮哈萨拉米矿山目前采用D L４２１型凿岩台车,在凿岩巷道中钻凿下向扇形孔,但是该矿山段高仅２０m,采用平底出矿底部结构,而常峪铁矿段高为５０m,堑沟底部结构高度为２０m,回采凿岩垂直高度为３０m,有一定参考意义,但是出矿底部结构有所差别,该种采矿方法在国内尚无矿山应用实例(国内普遍采用在凿岩硐室内钻凿下向垂直平行孔,堑沟出矿底部结构);２)扇形炮孔布置形式孔底距不好控制,而且扇形炮孔布置形式爆破振动对于相邻矿块影响较大(如二步采时,相邻矿块为胶结充填体),不利于采场稳定;３)D L４２１Ｇ７C型液压凿岩台车为国外进口设备,设备投资较高,询价为７００万元/台,在目前矿业形势下,进口设备没有竞争优势.２ ２㊀阶段空场下向垂直孔凿岩法采用国产凿岩设备代替进口D L４２１Ｇ７C型凿岩台车,国内部分矿山采用国产T１５０型凿岩台车穿凿下向垂直孔,如安庆铜矿㊁冬瓜山铜矿㊁张庄铁矿㊁周油坊铁矿.２ ２ １㊀充填体内布置出矿进路凿岩硐室正常布置在凿岩水平,在凿岩硐室中央布置４条２mˑ１５m的条柱,保证凿岩硐室顶板稳定,矿块回采完毕后(包括凿岩硐室中的条柱),矿块充填至凿岩硐室顶板,顶部４ ０~４ ５m采用高强度充填体,上中段出矿巷道及出矿进路布置在高强度充填体中,如安庆铜矿,见图２.+,-.2/2+10/3,*/*图２㊀充填体内布置出矿进路采矿法１－矿体;２－矿柱;３－凿岩硐室;４－下向垂直炮孔;５－矿石;６－出矿巷道;７－堑沟巷道;８－充填体;９－间柱优点:１)国内目前安庆铜矿采用该布置形式;２)凿岩硐室正常布置,施工工艺简单,现场生产管理容易;３)底部结构矿石损失量小.缺点:１)对于充填体强度以及充填工艺要求较高,要保证顶部４ ０~４ ５m高强度充填体需与相关科研院校合作,并对安庆铜矿进行详细考察;２)由于上阶段出矿巷道及出矿进路在充填体中施工,采切副产矿石量小;３)在充填体中施工出矿巷道及进路,施工成本增加４００~５００元/m３,吨矿成本增加约５ ２６元.２ ２ ２㊀下卧式凿岩硐室凿岩硐室布置在凿岩水平以下,凿岩硐室顶板与凿岩水平处于同一标高,在凿岩硐室中央布置４条２mˑ１５m的条柱,保证凿岩硐室顶板稳定,常峪铁矿矿体厚度较大,采用盘区布置形式,盘区垂直矿体走向布置,矿块沿矿体走向布置,盘区间柱宽度１５m,根据国产T１５０型凿岩台车设备工作尺寸,凿岩硐室高度为３ ２~３ ６m,设计选取３ ５m,凿岩硐室整体下卧３ ５m实现较困难(凿岩联３１２０１８年第３期杨㊀闯等㊀常峪铁矿阶段空场嗣后充填采矿法采场布置形式的探讨络道坡度过大),经研究后考虑可将凿岩硐室部分倾斜布置,坡度为１５％,该种布置形式对于设备工作没有影响,见图３.+,-./10/*图３㊀下卧式凿岩硐室１－穿脉;２－下向垂直炮孔;３－矿柱;４－凿岩硐室;５－充填体;６－矿石;７－出矿进路优点:１)采切副产矿石量大;２)掘进施工作业在矿石内,施工安全可靠性高.缺点:１)目前尚无应用实例矿山;２)由于凿岩硐室下卧３ ５m布置,施工工艺复杂,现场生产管理有难度;３)凿岩硐室下卧布置,采场排水较困难;４)采场充填时充填至凿岩水平,对于充填作业管理要求较高.２ ２ ３㊀双凿岩硐室下向炮孔凿岩硐室布置在凿岩水平,布置两个凿岩硐室,两个凿岩硐室中间留条形矿柱,矿块回采时保留凿岩硐室间的条形矿柱,下阶段矿块回采完毕后,采空区充填至凿岩硐室底板水平,凿岩硐室在下阶段矿块回采结束后作为上阶段矿块回采的堑沟巷道和出矿巷道,见图４.优点:１)可避免凿岩硐室下卧或者在充填体中施工上阶段采矿的底部结构;２)凿岩硐室作为上阶段采矿的堑沟巷道和出矿巷道;３)可节省大量的采切工程量.缺点:１)靠近间柱一侧的炮孔要钻凿倾斜孔;２)间柱下面的矿石可能爆破不完全;３)凿岩硐室暴露面积较大,根据岩石情况需要增加支护.+,-./123./*,*图４㊀双凿岩硐室下向炮孔１－下向炮孔;２－堑沟拉底炮孔;３－凿岩硐室;４－矿石;５－矿柱;６－拉底巷道;７－出矿巷道;８－充填体３㊀结语由于当前铁矿市场不景气,考虑国产凿岩设备的情况下,通过多方案比选,初步确定采用双凿岩硐室下向炮孔布置形式,该采矿方法可有效解决凿岩硐室与底部结构的相互转化问题,即上阶段的凿岩硐室可作为下阶段采矿的堑沟巷道和出矿巷道,节省了后期的采切工程,但相邻两个硐室的间柱要根据硐室内岩石结构进行调整留置,可能会影响出矿进路的布置,因此,在生产中应加以考虑.㊀D i s c u s s i o no f t h e S t o p eL a y o u tw i t hS t a g eO p e nS t o p i n g P o s tM i n i n g F i l l i n g i nC h a n g y u I r o nO r eY A N GC h u a n g,Q IZ h a o p e n g,L IC h e n g b i n(H e b e i I r o na n dS t e e lG r o u p t h eL u a n x i a nC h a n g y u I r o nO r eC o．,L u a n x i a n０６３７００,C h i n a)A b s t r a c t:C h a n g y u I r o nO r e c o m p a r e s s e v e r a l o p t i o n s,a n d c o m b i n e s t h e s i t u a t i o n i no t h e rd o m e s t i c a n do v e r s e a sm i n e s, d e t e r m i n i n g a p r o p e rm i n i n g l a y o u t f o r i t s e l f．I t c a ne f f e c t i v e l y s o l v e t h em u t u a l t r a n s f o r m a t i o n p r o b l e mb e t w e e nr o c kd r i l l i n g c h a m b e r a n db o t t o ms t r u c t u r e．I t s a v e s t h em i n i n g a n d c u t t i n gq u a n t i t y i n l a t e s t a g e．K e y w o r d s:f i l l i n g m i n i n g;c h a m b e r;t r e n c h;b l a s t h o l e４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀矿㊀业㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１６卷㊀第３期。
下行中深孔空场嗣后充填采场结构参数优化研究
Vol. 29 ,Suppl 2Oct 2020第29卷增刊22020年10月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE下行中深孔空场嗣后充填采场结构参数优化研究邵亚平】，崔 松23陈 寅】，周玉成23刘立顺23(1.新疆喀拉通克矿业有限责任公司，新疆富蕴836107；2.矿冶科技集团有限公司，北京102628；3.国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京102628)摘 要：充填体下进行矿体回采时采场的稳定性至关重要，合理的采场结构参数对保障采场安全高效的回采起重要作用％以喀拉通克铜锦矿2%矿床东段矿体为工程背景，基于现场充填体假顶厚度，通过荷载传递交汇线理论、跨厚度比法、国外经验图表法和经验类比法预估采场极限跨度，并利用FLAC 3D 数值模拟软件对7m 、8m 和9 m 3种采场跨度方案进行数值模拟研究，分析不同采场跨度对围岩位移场与应力场变化及塑性区扩展规律的影响，确定在充填体假顶作用下最优的采场结构参数％研究结果表明：当采场跨度为8 m 时，既能保证采场稳定性，又能最大程度发挥采场生产能力％关键词：空场嗣后充填；充填体假顶；采场跨度；数值模拟中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1004-4051(2020)S2-0329-07Study on optimization of stope structural parameters of downwardmedium deep hole open stoping with subsequent fillingSHAO Yaping 1 , CUI Song 213 , CHEN Yin 1 , ZHOU Yucheng 213 , LIU Lishun 213(1. Xinjiang Kalatongke Mining Co. , Ltd. , Fuyun 836107 , China ；2. BGRIMM Technology Group , Beijing 102628 , China ;3. National Centre for International Research on Green Metal Mining , Beijing 102628 , China)Ab s t ract : The stability of the stope is very important when the ore body is mined under the filling body. Reasonablestopestructureparametersplayanimportantroleinensuringthesafeande f icientminingofthe stope. Taking the east section of No. 2 ore body in karatongke copper nickel mine as the engineeringbackground , based on the thickness of filling body false roof, the limit span of stope is estimated by loadtransfer intersection line theory,span thickness ratio method ,foreign experience chart method and empirical analogy me.hod. FLAC 3D numerical simula ion sof.ware is used.o s.udy.he.hree s.ope span schemes of7 m 8 mand9 m.Theinfluenceofdi f eren.s.opespanson.hevariaionofdisplacemen.fieldands.ressfieldofsurroundingrockand.heexpansionlawofplas.iczoneareanalyzed and.heop.imals.opes.ruc.ure parame.ersunder.heacionoffi l ingbodyfalseroofarede.ermined.Theresearchresulsshow.ha.when.hes.opespanis8 m i canno.onlyensure.hes.abiliyof.hes.ope !bu.also maximize.heproduc.ion capaci.yof.hes.ope.Keywords : open stoping with subsequent filling ； false roof of backfill ； stope span ； numerical simulation采场结构参数的选取与地下采场的稳定性息息 相关&1',对于下向开采方法来说，合理的采场跨度， 不仅能维持假顶的稳定性，保证矿山开采安全，还能提高矿山生产效率，减少开采成本。
分段空场嗣后充填采矿方法的试验研究
1前山84#矿体赋存条件铜山铜矿矿区分为铜山、前山和前山南3个主要矿段,其中前山南矿段为前山矿段的延伸部分,矿区内主要包括4#、15#、29#、30#、79#和84#矿体,分属上述3个主要矿段之中。
前山84#矿体赋存于+57～-214m ,走向NNW ,倾向SW ,倾角为45～80°,局部有反倾,底板倾角一般在50°以上。
矿石以含铜黄铁矿为主,其次为含铜磁铁矿、含铜闪长岩及含铜矽卡岩等,矿石品位为1.2%左右,矿体沿走向长度约为120m ,厚度为25～30m ,矿石结构致密,f =8～12。
矿体顶板为单硫燧石黄铁矿,蚀变严重,溶洞、裂隙发育,质脆易碎,稳定性较差,常因地下水含有CuSO 4晶体析出。
矿体底板为五通组石英岩和蚀变闪长岩,五通组石英岩层理、节理、裂隙均发育,闪长岩易风化、膨胀,稳定性差。
该矿体含硫较高,存在氧化、结块、自燃和自爆等特性。
2采矿方法评述铜山铜矿前山84#矿体赋存条件极为复杂,采矿方法也经历了数次变革,其中在0m 中段以上采用无底柱分段崩落法开采,0～-80m 中段采用有底柱分段崩落法开采。
崩落法的主要工艺特征为:矿块分段高度为6～8m ,矿块沿走向长度为34～42m ,划分为若干个采区,每个采区由3条进路组成,每条进路间距为6～7m 。
运输巷道布置在稳固性较好的顶板内,进路由顶板到底板上下分段错开布置,沿底板天井拉槽扩大成爆破自由面,采用YG-90型凿岩机凿岩,布置上向扇形中深孔,炮孔排距为1.2m 。
为减少矿石损失和贫化,3条进路同时由里向外后退式回采,每次爆破1～2排炮孔,装岩机出矿。
但生产实践表明,该矿体采用崩落法存在以下主要问题。
(1)前山84#矿体为高温高硫含铜矿体,采用崩落法开采不利通风,而抽出式通风在采场掌子面产生负压,使得爆破后的矿石大量氧化,矿石结块严重,氧化生成的SO 2气体污染掌子面,采场温度升高,且采场漏风量大,恶化了井下作业条件。
空场嗣后充填采矿法充填体合理强度分布规律研究
空场嗣后充填采矿法充填体合理强度分布规律研究充填采矿法以其高回收率,低贫化率的优点,在开采具有较高价值并且难开采的地下金属矿中会表现出明显优势。
就如何合理、高效、经济、安全地进行矿产资源开发利用,降低矿石的贫化,提高矿石的质量仍是值得关心的问题。
目前新疆哈密某铜镍矿正处于基建阶段,试验采场选在1200m中段,采矿方法为大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法。
为了保证矿柱的顺利回采和采场顶板底板的稳定性,以及对输送料浆的输送特性能够满足该矿的充填输送要求。
为此本文开展了该铜镍矿充填体室内试验和充填体合理强度的研究。
该铜镍矿采空区采用嗣后分级尾砂胶结充填,为此本文进行了分级尾砂的相关试验,包括比重,容重,孔隙率,粒径,化学成分的测定和塌落度,充填体配比试验,得到了不同配比情况下,质量浓度和塌落度的曲线关系。
通过对该铜镍矿不同配比下的尾砂胶结充填体的物理力学试验,得到了在不同的充填体集料,质量浓度,灰砂配比以及充填体养护龄期下的曲线关系和不同配比下的充填体的单轴抗压强度,抗拉强度和物理力学参数。
在充填体灰砂配比试验研究中,在灰砂比相同的情况下,塌落度随着质量浓度的增大而降低。
随着料浆浓度的提高强度增大,水泥添加量较少时,浓度对强度影响明显减小,随着龄期增长强度增大,随着水泥添加量的增大充填体强度增加。
本文结合实际情况采用了3种方案,即在不同高度上采用了不同配比的充填体,以期得到充填体在垂直高度上的合理强度。
为了计算分析采场的稳定性和充填体的合理强度,本文主要采用三维快速拉格朗日法(FLAC3d)进行模拟运算分析,在一步骤回采过程中,顶板,底板和矿柱是安全的,在二步骤回采和充填中,方案1和2充填体中间局部有较大的拉应力,出现塑性区,易失稳。
方案3则较为合理,充填体在充填体在垂直高度上的五个阶段的强度均达到了实验室抗拉和抗压试验结果。
最终根据模拟分析的结果为矿山在1200m中段的充填体输送提供合理的参数。
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法
阶段深孔崩矿嗣后充填采矿法方案说明书长沙矿山研究院草楼矿业有限责任公司2006 年7月目录1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案 (1)2 矿块布置 (1)3 采场结构参数 (1)4 采准切割 (2)4.1 采切工程量计算 (2)4.2 采准工程施工 (3)5 回采工艺 (3)5.1 凿岩 (4)5.1.1 孔网参数设计 (5)5.1.2 VCR法掏槽孔参数 (6)5.2 装药 (6)5.3 爆破 (10)5.3.1 VCR法小区掏槽爆破 (10)5.3.2 回采爆破 (10)5.4 出矿 (11)5.5 采场通风 (13)5.6 采场充填 (13)6 采矿主要设备 (13)7 主要技术经济指标和材料消耗 (14)7.1 主要技术经济指标 (14)7.2 回采主要材料消耗 (14)1 前期深孔阶段空场嗣后充填采矿法方案前期阶段深孔空场嗣后充填采矿法是对前期采矿超前拉底采矿后的矿房上部矿体的回采设计的。
见阶段深孔空场嗣后充填采矿法方案图。
超前拉底采矿方案在《草楼铁矿前期60万吨采矿方案》报告中已有论述，本说明为阶段深孔采矿说明。
2 矿块布置矿块垂直走向布置。
具体在11线和19线之间视-170m工程进度确定位置。
矿块划分为矿房和矿柱。
首采区矿块总体布置见-230m 中段首采区矿块布置图。
先采矿房，嗣后全尾砂胶结充填，充填体养护达到设计要求后可采矿柱。
3 采场结构参数矿块结构参数：矿块长为矿体厚度，宽30m，阶段高60m ，底部结构高15m。
矿块划分为矿房和矿柱，其结构参数分别为：矿房长矿体厚度，宽15m，阶段高60m；矿柱长矿体厚度，宽15m，阶段高60m。
4 采准切割采准工程有采场凿岩硐室联络道、采场凿岩硐室、出矿平巷、出矿进路（拉底采矿时已施工完毕）和回风平巷。
切割工程：堑沟拉底在前期采矿已完成。
利用深孔，采用VCR 法切槽，拉底上部矿房回采没有切割工程。
4.1 采切工程量计算采切工程量计算见表4-1。
深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制
２０２３年第７期／第４４卷黄 金ＧＯＬＤ矿业工程深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制收稿日期：２０２３－０４－１４；修回日期：２０２３－０５－１５基金项目：“十四五”国家重点研发计划课题（２０２２ＹＦＣ２９０３８０２）作者简介：孙 星（１９８７—），男，工程师，硕士研究生，从事金属矿床地下开采技术研究与生产管理工作；Ｅ ｍａｉｌ：９６５９６１９４６＠ｑｑ．ｃｏｍ孙 星１，安 龙２（１．山东黄金集团西和县中宝矿业有限公司；２．东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室）摘要：基于阶段空场嗣后充填采矿法采场围岩稳定性控制难题，以某矿山深部急倾斜厚大矿体的赋存条件为背景，从改变采场几何形态和结构参数角度出发，提出将阶段采场顶部改变为拱形结构，开展拱形结构阶段空场嗣后充填采矿法围岩稳定性研究。
从采场拱形形态及阶段采场跨高比入手，分析２个因素对采场稳定性影响。
研究结果表明：采场拱形形态的设置和跨高比的优化可以提升采场整体稳定性。
通过建立阶段采场拱形结构力学承载模型，进行采场拱形形态及跨高比因素的影响权重分析。
跨高比对采场综合稳定性的影响最大，影响权重为６６．４１％，采场拱形形态对采场的边墙稳定性影响显著，影响权重为９４．８３％。
综合围岩位移、裂纹演化规律及围岩开裂区等效深度等指标计算结果，确定最优采场结构参数为：采场高５０ｍ、跨度２０ｍ、采场形态特征角５５°。
关键词：急倾斜厚大矿体；阶段空场嗣后充填采矿法；采场结构参数；数值模拟；稳定性 中图分类号：ＴＤ８５３．３４文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００１－１２７７（２０２３）０７－００７５－０８ｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２３０７１２引 言急倾斜厚大矿体在中国分布较为广泛，对于此类矿体，国内外矿山大多采用阶段空场嗣后充填采矿法、分段凿岩阶段空场采矿法和无底柱分段崩落采矿法等方法开采。
矿山超高分段空场嗣后充填技术的研究与利用
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矿山超高分段空场是指在矿山开采过程中，由于矿体的结构、地质条件等因素导致矿石分段垮落的现象，形成的较大的空场。
这些空场不仅影响了矿山的安全生产，还浪费了大量的矿产资源。
因此，对矿山超高分段空场进行有效的处理和充填具有重要的意义。
分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究
分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究发布时间：2022-10-11T09:06:27.950Z 来源：《工程建设标准化》2022年第11期6月37卷作者：韩何[导读] 空场嗣后充填法能够有效控制地压,提高矿山资源回采率、降低贫化率,充分利用矿山产生的废料,减少污染。
韩何新疆喀拉通克矿业有限公司新疆阿勒泰 836107摘要：空场嗣后充填法能够有效控制地压,提高矿山资源回采率、降低贫化率,充分利用矿山产生的废料,减少污染。
该方法符合绿色采矿的目标,是采矿工业发展的必然趋势。
为保证矿山持续、均衡地生产,采矿工作之间的衔接多采用生产准备矿量(也称“三级矿量”)管理理论。
该理论协调了矿山开拓、采准与备采作业之间的关系,缺少出矿之后的空区和充填管理,现已不能完全涵盖矿山采场的生产管理步骤。
关键词：分段凿岩阶段空场嗣后充填；采矿工艺；优化；引言地下金属矿开采作为国家工业发展的基础行业，对于各行各业的工业生产有着不可替代的重要作用。
采矿行业是一个具有较大危险性的行业，存在的安全风险点较多，在开展采矿作业时，需要将存在的安全风险点排除，以获得良好的作业环境。
地下矿山采矿作业风险来源影响最大的是采场的结构参数，矿体开采后，采场是否能维持稳定是安全作业的关键性因素。
因此选择安全性最好、经济效益最大的采场结构参数是决定矿山企业经营好坏的根本。
1嗣后充填采空区分类为提高矿山生产安全,本次将采场顶部开始暴露起至充填接顶结束期间内的空区,均称为采空区,主要包括在采空区、备充空区和在充空区。
其中,在采空区是指正在进行爆破出矿的空区;备充空区是指采场回采结束正在进行空场的清底、充填水平的充填管路敷设、进路的充填挡墙施工等充填准备工作的空区;在充空区是指正在正行充填作业的空区。
2采矿工程充填技术2.1干式充填法干式充填法是利用矿车、风力等，向采空区运输废石及砂石等干式材料，在采场内通过电耙或铲运机运输和存放充填材料。
应用该法过程中，需提前设置填料井，区域内注意通风粉尘，而后分层充填。
分段空场嗣后充填法采场结构参数AHP_Fuzzy优化
第32卷第11期2010年11月北京科技大学学报Jou rnal of U niversity of Sc i ence and T echno l ogy B eijingVo.l 32N o .11N ov .2010分段空场嗣后充填法采场结构参数AHP-Fuzzy 优化任红岗1)谭卓英1)蔡学峰1)黄真劲2)1)北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083 2)江西铜业股份有限公司永平铜矿,九江334506摘 要 针对分段空场嗣后充填采矿法实际工程中存在的诸多模糊信息,综合考虑了矿山安全、经济和技术等因素,并利用层次分析法(AHP )建立了方案优化综合评判体系.运用模糊数学方法对各个方案参数进行优选,对定性和定量指标权重进行评价,最终由模糊矩阵选出最优方案参数,从而实现安全、高效地开采.关键词 采矿;充填法;参数优化;层次分析法;模糊数学分类号 TD 853 34AHP-Fuzzy opti m ization of structural para m eters i n subl evel openstope succedent filli ng m ethodREN H ong gang 1),TAN Zhuo y ing 1),CA I X ue feng 1),H UAN G Zhen j i n 2)1)S c h ool of C ivil and E nvironm ental Engi neering ,Un i versit y of Science and T echnology B eiji ng ,B eiji ng 100083,Ch i na 2)Y ongp i ng CopperM i ne of Jiangx iCopper Co m pany Li m ited ,Ji u ji ang 334506,Ch i naAB STRACT In all usi on to the f uzzy and uncerta i n i nfor m ati on o f sub l eve l openstope succedent filli ng m ethod i n prac tica l eng i nee ri ng ,so m e facto rs such asm i n i ng safety ,econom y and techno logy w ere taken i nto account and scenario opti m izati on o f the correspond i ng syn t hetic ev al uation syste m was established by analytic hierarchy process (AHP ).T hen ,the fuzzy m a t he m atics m ethod w as also ap p lied to opti m ize each scheme pa rame ter and assess the w e i ght o f quantitative and qua litati ve i ndexes .F i na lly ,opti m a l sche m e pa ra m e ters w ere obta i ned by the fuzzy m atr i x ,thereby leadi ng to m i n i ng safe t y and h i gh effic i ency m i ning .K EY W ORDS m ini ng ;filli ng ;para m eters opti m izati on ;analytic hierarchy process (AHP );fuzzy m athe m atics收稿日期:2010-01-12基金项目: 十一五 国家科技支撑计划资助项目(No .2006BAB02A17)作者简介:任红岗(1986!),男,硕士研究生;谭卓英(1965!),男,教授,博士生导师,E m ai:l m ark z hy_tan @163.co m采用合理的采场结构参数是控制地压危害、实现矿体安全高效开采的重要措施.采场结构参数与采场生产能力、采空区稳定性和矿石的回收率密切相关,且要求矿山装备水平和开采技术工艺与之相适应.选用合理的采场结构参数,可以减少采准切割工程量和矿石贫化、损失率,从而降低矿山生产成本,促进矿山安全高效生产,使矿山整体经济效益得以提高.影响采场结构参数的因素十分复杂,参数优化选择是一个涉及多层次、多因素、多目标和多指标的决策过程[1],传统的经验法是采用工程类比法对采场结构进行定性分析,缺乏对实际工程经济指标的定量分析,并且主观性因素较多.数值模拟方法则只能针对矿山地压而进行稳定性分析,通过数值模拟手段来优化采场结构参数,但无法直接考虑经济效能因素.传统优化方法往往要求有一个明确的数学表达式,这往往是不现实的.有关学者将遗传算法[2]应用于采场结构参数的优化,但在利用遗传算法求解时,需要定义一个目标函数,其目标函数只考虑了采场结构的稳定性因素,主要从安全角度出发,没有兼顾实际工程的技术和经济等因素,使优化决策不够全面.AH P-Fuzzy 法是将层次分析法(AHP )[3-4]和模糊数学(Fuzzy )有机地结合起来,建立方案综合指标体系,对决策问题的影响因素进行深入分析后,将其有关元素分解成目标、准则和方案等层次,构建层次模型和符合各评判属性特点的隶属度函数,并结合模糊数学方法,建立了多准则、多因素决策的综合北 京 科 技 大 学 学 报第32卷评价模型.该方法是把决策的思维过程数学化,在此基础上进行定性和定量分析.避免了传统决策方法的片面性和主观性差异所引起的决策失误,能提供更为科学、合理和贴近工程实际情况的判断.本文基于AHP -Fuzzy 法原理,运用定性和定量归一化综合评价方法,对永平铜矿露转坑过程中,分段空场嗣后充填采矿法的采场结构参数进行优化,获得了满意的结果.1 AHP-Fuzzy 综合评价法原理AHP-Fuzzy 综合评价法是指利用层次法构建评价指标体系,对每一层次的各要素进行两两比较,按重要性标度[5]建立判断矩阵,通过计算判断矩阵的最大特征值及其相应的特征向量得到权重向量,利用模糊理论建立评价指标集到评价集的模糊映射,计算评价指标对评价方案的隶属度矩阵,并最终得到评价结果[6].在模糊综合评判法[7]中,由于各因素的重要程度不同,需要区别反映各因素的重要程度,因此需要对各因素赋予一定的权重w i (i =1,2,∀,n ),构成归一化权重:W =(w 1,w 2,∀,w n )(1)隶属度矩阵R 由定量指标和非定量指标的隶属度确定,定量指标的隶属度由隶属函数法确定,非定量指标的隶属度采用相对二元比较法确定[8].定量指标可以分为收益性指标与消费型指标,相对隶属度公式如下.对于收益性指标,指标越大越好,收益性指标公式为:r ij =y ij /m ax y ij ,i ,j =1,2,∀,n(2)对于消耗性指标,指标越小越好,消耗性指标公式为:r ij =m i n y ij /y ij , i ,j =1,2,∀,n(3)最后由因素权重W 和隶属度矩阵R ,可得方案集P的综合评价V 为:V =WR =(w 1,w 2,∀,w m )r 11∀r 1nr m 1∀r mn=(v 1,v 2,∀,v n )(4)式中,v j =#mk=1w k r kj ,表示方案P j 的综合优越度,各元素v j (j =1,2,∀,m )即代表各种可能的总评判结果.在方案评选中,根据方案的综合优越程度对方案集P 进行排序.2 工程实例应用永平铜矿矿区位于江西省上饶地区铅山县境内,矿区已探明铜金属储量为131万t .随着露采的加深,开采条件不断恶化,为使矿山持续稳产,采用地下-露天联合开采方案.为此,需进行地下开采的设计和建设工作.永平铜矿∃号矿体属缓倾斜中厚矿体,矿体厚度大于15m ,矿体倾角为40%~50%,矿岩属中等稳固到稳固,矿石品位低.根据永平矿体的赋存条件和矿岩稳固性特性,适合开采技术条件为分段空场嗣后充填采矿法,该方法联合集空场法与充填法于一体,它充分利用了两种方法的优点,在开采中能最大限度地保证矿山安全.根据永平铜矿的具体地质条件,回采顺序为先采矿柱,采完矿柱后进行胶结充填,然后再采矿房,矿房采用尾砂充填.针对此法中存在的诸多定性和定量因素,利用AH P-Fuzzy 法对采场的结构参数进行优化.为了使地下开采更安全、高效,针对永平铜矿的地质情况和开采条件,提出四种矿房、矿柱结构参数,如表1所示,各方案综合评价指标体系如表2所示.表1 结构参数备选方案Table 1 A lter n ate sc h e m es of stru ctural para m eters 结构参数方案1方案2方案3方案4矿房宽度/m 20182730矿柱宽度/m 10121815盘曲宽度/m 90909090盘曲划分矿块数3322底部充填灰沙比1&41&41&41&4上部充填灰沙比1&101&101&81&8表2 方案综合评价指标体系Tabl e 2 Syn t heti c assess m en t i ndexe s yste m of sche m es项目准则层指标层方案1方案2方案3方案4B 1C 1/(元∋m -3)3 553 552 552 55C 2/万元292 9321 5347 6314 6B 2C 3一般较好一般较差C 411 11 21 2C 5较好较好稍好稍好B 3C 620182730C 7一般一般稍大较大C 8较易较易一般一般∋1384∋第11期任红岗等:分段空场嗣后充填法采场结构参数AH P-Fuzzy 优化3 开采结构参数优化建立层次结构模型是AHP-Fuzzy 中的关键步骤,其过程中先确定目标影响因素,然后找出其子因素,形成多层次评价模型.本次采矿方法的参数层次结构模型包括目标层(A )、准则层(B )、指标层(C ).3 1 阶梯结构模型分段空场嗣后充填法结构参数层次模型包括目标层:最优结构参数(A );准则层:经济指标(B 1),安全因素(B 2),技术指标(B 3);指标层:凿岩成本(C 1),充填成本(C 2),充填后稳定性(C 3),矿块生产能力(C 4),赋存条件对参数的影响(C 5),块度分布对落矿的影响(C 6),含水率对落矿的影响(C 7),施工难易程度(C 8)(图1).图1 分段空场嗣后充填法层次结构模型F i g.1 H i erarch i cal s tr u cture m odel of sub l evel openstop e succeden t filli ng m et hod3 2 指标权重确定建立层次结构模型后,采用Satty 提出的1~9及其倒数表读法,将两两因素之间的比值判定后构成判定矩阵,对每个子因素的相对重要性赋予权值,如表3所示.表3 因素重要性判定标度法Tab l e 3 Scale m ethod f or deter m i n i ng t he i m portance of f act ors 标度语气定义 备注1同样重要因素X i 与X j 重要性相同3稍微重要因素X i 的重要性稍高于X j 5明显重要因素X i 的重要性明显高于X j 7强烈重要因素X i 的重要性强烈高于X j 9绝对重要因素X i 的重要性绝对高于X j注:因素X i 与X j 相比定义为B ij ,则1/B ij =X j /X i ;2、4、6和8分别为上述判别的中间值.目标层对应于准则层A -B 因素的判断矩阵如表4所示.表4 A -B 判断矩阵Table 4 A B d is cri m i nati on m atri xA B 1B 2B 3权重向量归一化权重B 111/21/220 19B 2211/23 50 33B 322150 48判断矩阵是凭经验决定的,一般受主观因素影响很大.为防止判断矩阵偏离一致性,以致影响最终决策,需要对特征值 max 进行一致性检验,其中一致性检验指标见表5.表5 不同阶数矩阵重复1000次的平均一致性指标Tabl e 5 Average con sistency i ndex of t he m atri x w it h d ifferen t ranks under t he calculati on of 1000ti m es判断矩阵阶数12345678910R I0 000 000 520 891 121 261 361 411 461 49对于任意给定的判断矩阵Q =(q ij )n (n ,当C R =C )/R )<0 1的时候,认为矩阵的一致性是可以接受的,否则,需要重新调整判断矩阵,直至满足一致性检验为止,其中C R 为判断矩阵一致性比率,C )为一致性指标,R )为随机一致性指标.判断矩阵是否满足一致性要求的过程中,首先需要求出矩阵的最大特征值,按式(5)、(6)求得:∗i =1n#nj=1a ij#nk=1akj , i =1,2,∀,n(5)以W ∗=( ∗1, ∗2,∀, ∗n )T作为判断矩阵的权重向量,由#nj=1a ij ∗j = i ∗i (i =1,2,∀,n ),可以取 max +1n #n i=1#nj=1a ij ∗j ∗i(6)根据各因素权重,得A -B 因素的判断矩阵特征值 max =3 054.C I =-1n -1#ni=2i =max -n n -1=3 054-33-1=0 027(7)又查表5得R I =0 52,所以C R =C I /R I =0 027/0 52=0 052<0 1.∋1385∋北 京 科 技 大 学 学 报第32卷由此可知该判断矩阵满足一致性检验要求,归一化权重W A-B=[0 19,0 33,0 48]可以接受.同理,可确定各二级评价指标的权重系数如表6和表7所示.表6 B1-C判断矩阵Tab l e6 B1C discri m i nati on m atrixB1C1C2权重向量归一化权重C11230 67C21/211 50 33表7 B3-C判断矩阵Table7 B3C d is cri m i nati on m atri xB3C4C5C6C7C8权向量归一化权重C4111/222/35 170 172 C511222/36 670 222 C621/2111/34 830 161 C71/21/2111/33 330 111 C83/23/2331100 333 3 3 层次排序层次单排序和总排序结果如表8、表9所示.表8 层次单排序Tabl e8 S i ngle rank排序层权重向量 ma x C I R I C RA-B[0 196,0 311,0 493]3 0540 0270 5200 052<0 1 B1-C[0 667,0 333]2000B2-C[1]1000B3-C[0 18,0 22,0 16,0 11,0 33]5 2480 0621 1200 055<0 1表9 层次总排序Table9 F i nal adm i n i strati ve l evels compositorCBB1(0 19)B2(0 33)B3(0 48)归一化权重C10 670 1273C20 330 0627 C310 3300 C40 1720 0826 C50 2220 1066 C60 1610 0773 C70 1110 0533 C80 3330 1600 因此,可得影响采矿方案选择的归一化权重向量为W=(0 1273,0 0627,0 3300,0 0826, 0 1066,0 0773,0 0533,0 1600).3 4 隶属矩阵确定(1)指标体系中四个定量指标的特征向量矩阵为R1,2,4,6=3 553 552 55255 292 9321 5347 6314 6 11 11 21 2 20182730,对特征向量矩阵进行规格化得R1,2,4,6=0 7180 7181110 9110 8430 931 0 8330 917110 90010 6670 600.(2)指标体系中四个定性指标求其隶属矩阵.对于充填后稳定性,得特征向量矩阵E3=0 50 450 50 60 550 50 550 70 50 450 50 60 40 30 40 52321,则隶属度矩阵R3=[0 898,1,0 898,0 682].同理可得赋存条件对参数的影响隶属矩阵为R5=[1,1,0 818,0 727],含水率对落矿的影响隶属矩阵为R7=[0 824,0 824,0 960,1],施工难易程度隶属度矩阵为R8=[1,1,0 813,0 813],综合隶属度矩阵为R=0 7180 7181110 9110 8430 9310 89810 8980 6820 8330 91711110 8180 7270 90010 6670 6000 8240 8240 9601110 8130 813.3 5 最优方案确定由以上确定的权重向量和指标隶属度矩阵可得方案集合P的综合评判向量为V=WR=(0 8945,0 9421,0 8791,0 8006).综上可得各方案的综合优越度为:方案1, 89 45%;方案2,94 21%;方案3,87 91%;方案4,∋1386∋第11期任红岗等:分段空场嗣后充填法采场结构参数AH P-Fuzzy优化80 06%.由于94 21%>89 45%>87 91%> 80 06%,则方案的优劣次序依次为:方案2,方案1,方案3,方案4.方案2优于其他三个方案,故选方案2.所以确定参数为采场宽度30m,其中,矿房宽度为18m,矿柱宽度为12m.沿矿体走向,每90m 为一个生产盘区,每个盘区分为三个矿块.4 结论(1)针对永平铜矿分段空场嗣后充填采矿法的实际工程情况,提出四种方案.根据层次分析法基本原理建立了综合评价指标体系,通过判断矩阵一致性检验,确定了合理的权重向量.运用模糊数学确立了四种方案的综合隶属度矩阵,获得了方案集的综合评判向量,方案2的优越度为94 21%,优于其他三个方案,从而确定了最优的采场结构参数.应用此方法对分段空场嗣后充填法结构参数进行优选,具有综合性、合理性,可以实现矿山安全、高效开采,并为其他矿山提供借鉴.(2)结合现场经验和理论知识,综合考虑了经济、安全和技术因素,确定了八个评价指标,实现了将定性和定量影响因素的归一化综合评价,避免了之前的单一评价指标的不足,对影响因素进行系统分析,使评价更具系统性,更贴近实际问题.对于定性影响因素,需要总结现场经验,给出权重,因此要对现场经验和理论知识充分地掌握.另外,判断矩阵的建立以及判断矩阵的精确性尚需完善,这些都有待今后工作中进一步完善.(3)对于层次更为复杂、目标和影响因素众多的参数优选问题,权重向量和隶属度矩阵计算量将大大增加,可以将AHP-Fuzzy法与MATLAB结合起来,构成参数优选系统分析软件,可广泛应用于定性的或定性-定量兼有的决策分析中.参 考 文 献[1] W ang X M,Zhao B,Zhang Q L.M i n ing m et h od choice b ased onAHP and f u zz y m at h e mati cs.J Cen t S outh Univ Sc i T e chnol,2008,39(5):875(王新民,赵彬,张钦礼.基于层次分析和模糊数学的采矿方法选择.中南大学学报:自然科学版,2008,39(5):875)[2] Zhou K P.Geneti c opti m i zati on of s t op e struct u re para m eters.M i nRes D e v,2000,20(3):7(周科平.采场结构参数的遗传优化.矿业研究与开发,2000,20(3):7)[3] Zhao H C.Anal y sis of H ie rarc hy P roce du re.Beiji ng:S ci en cePress,1986(赵焕臣.层次分析法.北京:科学出版社,1986)[4] C heng L M,W u 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井下巷道嗣后充填开采技术及存在问题的研究
井下巷道嗣后充填开采技术及存在问题的研究发布时间：2022-10-23T02:09:08.273Z 来源：《科学与技术》2022年第12期作者：赵小刚[导读] 本文结合矿山开采的基本情况赵小刚甘肃厂坝有色金属有限公司厂坝铅锌矿，甘肃省陇南市742504摘要：本文结合矿山开采的基本情况，对井下巷道嗣后充填开采技术进行研究，然后，结合该项技术的详细情况，对该项技术存在的问题进行研究，然后，再针对相应问题，采取合理的处置措施，进而保证井下巷道嗣后充填开采技术得到合理的运用，最终保证矿井开采的安全系数，满足相关企业的开采需求，继而满足绿色矿山，安全矿山的相应需求，更好地推动相关行业实现持续的健康发展。
关键词：井下巷道；嗣后；充填开采技术；存在问题；研究分析矿山开采中，需要结合矿山的基本情况，采取合理的开采技术，从而才能满足开采工作的相应需求，进而进一步推动开采工作的开采效果，全面保证开采质量，但是，在一些开采技术的应用中，因为技术本身关系，和相关工作人员的关系，就会导致开采存在相应的问题，进而影响开采工作的顺利完成。
比如井下巷道嗣后充填开采技术在实际的应用中，会存在一些问题，这些问题，会影响开采的效果，甚至威胁开采的安全。
基于此，本文结合矿山的基本情况，对井下巷道嗣后充填开采技术进行研究，先分析该项技术的基本情况，然后，再对该项技术存在的问题进行研究，确保实际工作中，相应问题能够得到合理的解决，进而保证开采工作的顺利完成，从而全面推动井下巷道的开采效果，促使开采工作实现顺利进行，保证开采的质量和安全系数。
1井下巷道嗣后充填开采技术的研究与分析结合井下巷道的基本情况，对井下巷道嗣后充填开采技术的相应内容进行研究，确保实际工作中，井下巷道嗣后充填开采技术可以得到合理的应用，进而保证井下巷道的施工效果，进一步推动开采工作的顺利完成。
井下巷道嗣后充填开采技术是一种在回采矿房或矿柱的时候，回采结束后，一次完成充填工作的充填方法，采用这种充填才开采方式，可以有效实现对回收率进行控制，同时，还能实现对矿山用地的控制，实现矿山用地的减少，以某矿为例，通过分析发现，该矿区储量为8600万t，地表多以农田为主要覆盖，同时，该矿区设计能力170t/a，为了实现合理的开采，该矿区选择井下巷道嗣后充填技术，虽然每吨矿石的成本增加12元，如果全部开采需要10亿元总有，但是，会相对多开采2000万t的矿石，可以创收16亿元，所以，经过比较后，发现，采用嗣后充填开采技术，可以实现有效地创收，促使相关矿山企业实现持续健康发展。
充填采矿法的应用与优化研究
充填采矿法的应用与优化研究衣福强（辽宁省抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司，辽宁 抚顺 １１３１１３）摘 要：本文以充填采矿法的应用与优化研究为主要内容进行阐述，结合当下我国地质采矿业发展现状，从我国地质采矿业现状、市场秩序有待完善、充填采矿法相关概述、废石能够充当充填料、尾矿可以充当充填料、避免地表出现塌陷、能够调节低下采矿环境、依据充填采矿法对工程进行布置、便于规划矿区内发现不同矿产、对矿区运输道路具有一定价值、优化充填采矿、借助经验提供理论依据这几方面进行深入探讨和分析，其目的在于加强充填开矿法的价值。
关键词：充填采矿法；市场秩序；理论依据中图分类号：ＴＤ８６１．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０９－００５５－２Application and optimization of filling mining methodYI Fu-qiang（Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｆｕｓｈｕｎ Ｈａｎｗａｎｇ Ａｏ Ｎｉｕ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｆｕｓｈｕｎ １１３１１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｏｒｄｅｒ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ， ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ｗａｓｔｅ ｒｏｃｋ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｔａｉｌｉｎｇｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， ａｖｏｉｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ， ｃａｎ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ． Ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｍａｋｅｓ ｉｎ－ｄｅｐｔｈ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｌａｙｏｕｔ， ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｒｏａｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ， ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ． Ｉｔｓ ｐｕｒｐｏｓｅ ｉｓ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Keywords: ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； ｍａｒｋｅｔ ｏｒｄｅｒ； ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ我国矿山填采矿存在时间较长，从传统采矿经验上分析，此种形式存在安全性较高，并且产量相对比较高，能够最大限度减少矿石的损失率。
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阶段嗣后充填采矿设计优化研究＊董 璐１，２，高 谦１，２，李茂辉１，２，王有团１，２（１．北京科技大学土木与环境工程学院， 北京 １０００８３；２．北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室， 北京 １０００８３）摘 要：针对大型贫铁矿采用的上向阶段嗣后充填采矿方法，提出超大采场开采的点柱式结构型式，同时开展了３种回采模式阶段嗣后充填采矿的可行性论证与采场结构参数的优化研究。
针对司家营铁矿南区的工程和水文地质条件和充填体的力学参数，采用ＦＬＡＣ３Ｄ数值分析软件，设计不同回采方案下的正交数值试验，建立了南区开采的优化模型，得到不同回采模式下的最佳采场结构参数。
通过对采场稳定性评价，揭示了不同回采模式的优越性和不足，从而使采矿设计方案适用于复杂变化的矿山工程地质条件，为实现矿山安全高效开采打下了基础。
关键词：阶段嗣后充填；点柱；采场结构参数；正交数值试验中图分类号：ＴＤ８５３．３４ 文献标识码：Ａ文章编号：１００５－２７６３（２０１４）０３－０１３６－０４Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｔａｇｅ Ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ＭｅｔｈｏｄＤＯＮＧ Ｌｕ１，２，ＧＡＯ Ｑｉａｎ１，２，ＬＩ Ｍａｏｈｕｉ１，２，ＷＡＮＧ Ｙｏｕｔｕａｎ１，２（１．Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄＳａｆｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ（Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｔａｇｅ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｉｒｏｎ ｏｒｅ，ｐｏｉｎｔ ｐｉｌｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒｓｕｐｅｒ ｓｔｏｐｅ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｔｏｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ３ｓｔａｇｅ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔｏｐｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｓｉｊｉａｙｉｎｇ ｉｒｏｎｍｉｎｅ，ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｔｅｓｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｏｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ＦＬＡＣ３Ｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｏｐ－ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ａｒｅａ ｗａｓ ｅｓｔａｂ－ｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｒｅｃｅｉｖｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｔｏｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｎ－ｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ ｓｔｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄ－ｅｌｓ，ｓｏ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｕｌｄ ａｐｐｌｙ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｈａｎ－ｇｅｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍｉｎｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓａｆｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｓｔａｇｅ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ，Ｐｏｉｎｔ ｐｉｌｌａｒ，Ｓｔｏｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｔｅｓｔ０ 前 言众所周知，由于矿床均经历了多次地质构造和成矿作用，导致矿山的工程地质和水文地质复杂多变，矿岩特性与工程稳定性存在空间的不确定性。
在整个矿山系统中，采矿方案优化设计与决策是矿山组织生产的前提和依据［１－２］。
回采方案的优越性和采场结构参数的合理性对矿山安全生产和效益具有关键性作用。
在以往的设计、计划和生产管理工作中，由于对赖以做出决策的关于地层深处矿床地质条件和开采环境信息的掌握程度不足，通常借助于现有的工程经验和设计规范类比决策结果。
随着矿山机械化水平的提高，以及大规模、高强度集中生产的采矿方法在地下矿山中的应用，传统模式的局限性逐渐凸显出来，导致方案实施过程中经常遇到各种各样的问题，延误了方案的实施［２－６］。
本文针对司家营铁矿南区采用的上向阶段充填采矿方法，根据矿区力学参数的研究，运用数值模拟、回归分析、目标优化等手段，对矿区初步设计［７］进行调整，提出切实可行的回采方案及结构参数，以便于指导矿山采矿安全生产。
根据南区采矿技术条件，分别对３种不同回采方案进行力学模型模拟开采－充填试验，优化采场结构参数，确保南区矿床开ＩＳＳＮ １００５－２７６３ＣＮ ４３－１２１５／ＴＤ 矿业研究与开发第３４卷第３期ＭＩＮＩＮＧ Ｒ ＆Ｄ，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．３ ２０１４年６月Ｊｕｎ．２０１４＊收稿日期：２０１３－０４－２６基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）资助项目（２０１０ＣＢ７３１５０１）；河北省钢铁产业技术升级专项资金资助项目（ＳＪＧＳ－ＫＪ－１２－０３）；长江学者和创新团队发展计划资助项目（ＩＲＴ０９５０）．作者简介：董 璐（１９８５－），女，山东滕州人，博士研究生，主要从事岩石力学和充填采矿工程方面的研究，Ｅｍａｉｌ：ｄｏｎｇｌｕ６２９＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。
DOI:10.13827/ki.kyyk.2014.03.002采的可行性、可靠性，并优化充填体强度，实现采场经济效益的最大化。
１ 采场力学参数１．１ 工程地质概况阶段充填采矿方案优化设计，矿山工程地质研究是基础。
司家营铁矿是河北钢铁集团矿业有限公司在建的大型鞍山式沉积变质铁矿山，矿区位于滦县响嘡镇，矿床分为南、北两个区。
南区埋深深度达到５００ｍ，平均厚度为２０７ｍ、品位仅为３０．９％，为一座大型贫铁矿床。
矿体上部赋存的第四系含有丰富的地下水。
根据《河北省滦县司家营铁矿南区详细勘探地质报告》，从工程地质状况、构造、钻孔岩芯ＲＱＤ值、节理裂隙等方面分析，将矿岩分为三类：稳定区、较稳定区和不稳定区。
表１给出了南区矿岩体质量的总体评价指标。
１．２ 岩体物理力学参数岩体物理力学参数涉及到计算区域内岩体介质类型的简化，选择恰当的力学参数是保证采矿设计和采场稳定性数值分析可靠的重要条件［８］。
根据矿区早期探矿工程和近期竖井勘探工程综合研究，结合其岩体质量总体评价指标，借助实验室岩块试验，得出南区矿岩体物理力学参数如表２所示。
表１ 司家营铁矿南区矿岩体质量总体评价指标地层赋存标高／ｍ单轴抗压强度／ＭＰａ稳定性评价围岩类型ＲＭＲ第四系２５～－９０－极不稳定Ⅴ１０强风化带－９０～－１５０ ３０较不稳定Ⅳ３０弱～新鲜分化带－１５０～－５５０ ８７较稳定Ⅱ～Ⅲ６０主要矿体－１５０～－５５０ ２４０稳定Ⅱ７０１．３ 充填体物理力学参数结合Ｓｗａｎ（式１）和Ｐｉｅｒｃｅ、Ｓａｉｎｓｂｕｒｙ（式２）等通过大量的室内试验得到的胶结充填体的弹性模量与抗压强度关系，参考各充填矿山的工程经验，确定了数值分析采用的充填体物理力学特性参数见表３。
Ｅｃ＝０．２１σ１．４４ｃ（１）Ｅｃ＝０．３１７２σｃ（２）式中：Ｅｃ———胶结充填体弹性模量，ＧＰａ；σＣ———充填体单轴抗压强度，ＭＰａ。
表２ 岩体物理力学参数岩体类型标高／ｍ密度／（ｔ／ｍ３）抗压强度／ＭＰａ抗拉强度／ＭＰａ粘聚力／ＭＰａ内摩擦角／（°）弹性模量／ＧＰａ泊松比上、下盘围岩２５～－９０ １９ ５ ０ ０．２ ２８ １．２ ０．４－９０～－１５０ ２．６ ３５ ３．９ １．２ ３４ ９．０ ０．３－１５０～－２５０ ２．７ ６７ ４．９ １．４ ３７ １３ ０．２４－２５０～－４５０ ２．８ ８０ ７．８ １．５ ３８ １７ ０．２３－４５０～－５５０ ２．８ ８２ ８．４ １．５ ４０ １７ ０．２３矿体－１５０～－２５０ ３．３ ８０ ８ １．６ ４０ １８ ０．２２－２５０～－５５０ ３．３ １００ １０ ２．８ ６５ ２７ ０．２０表３ 充填体物理力学参数充填体类型抗压强度／ＭＰａ抗拉强度／ＭＰａ密度／（ｋｇ／ｍ３）粘聚力／ＭＰａ内摩擦角／（°）弹性模量／ＧＰａ泊松比胶结充填体１．０ ０．１２ １７００ ０．２８９ ３０ ０．２６３６ ０．３３．０ ０．３６ １８００ ０．８６７ ３０ ０．９８７ ０．３５．０ ０．６０ １９００ １．４４５ ３０ １．８５９ ０．３７．０ ０．８４ ２０００ ２．０２３ ３０ ２．８４１ ０．３尾砂充填体０．０２ ０ １３００ ０ ２４ ０．００５ ０．３０．０３ ０ １４００ ０．００４ ２６ ０．０２５ ０．３０．０４ ０ １５００ ０．０８ ２８ ０．０３ ０．３２ 采场结构设计与回采顺序２．１ 采场结构设计司家营铁矿南区的阶段充填法设计基本原则是确保采场和充填体的稳定性，实现对地表岩移的控制，避免村庄搬迁，农田破坏，从而保护矿山环境和生态平衡。
基于上述原则，南区采矿设计明确了以构成充填采场框架结构为目标的设计方案。
中冶京诚（秦皇岛）工程技术公司针对１５００万ｔ／ａ和２０００万ｔ／ａ５ 董 璐，等： 阶段嗣后充填采矿设计优化研究的生产规模，分别设计出对角式和间隔式矿块回采模式。
为了保证矿区回采过程的稳定性，本研究提出超大采场阶段充填法开采的点柱式结构型式。
２．２ 回采顺序３种采矿方法均采用盘区布置，每个盘区沿矿体走向布置矿块。
为了减少采场暴露面积，对每个盘区的矿体分４步回采，一、二步回采矿房采用胶结充填，三、四步回采矿柱采用尾砂充填。
矿山初期生产仅回采矿房和矿柱，间柱暂不回采。
从图１可以看出，间隔回采（见图１（ｂ））矿块长度是对角回采（见图１（ａ））的两倍，实现了产能的提高。
但是，这两种回采模式仅适用于矿岩稳固的采矿技术条件。