在大型镍矿开采过程中, 经常会面临着整体稳定性、深部围岩承压水放置、岩移规律以及围岩变形控制等问题的影响, 且都直接关系到开采工作的质量以及安全性。在本文中, 将就某镍矿为例, 对其工作开展的技术难题以及解决对策进行一定的研究。
1 镍矿深部开采的困难
1.1 深部采场巷道稳定性
1.1.1 深部巷道变形破坏特征
我国西部某镍矿, 其在巷道变形方面主要受到构造应力、采场地压、地质条件以及工程形式等方面的影响, 并在变形方面存在以下特点:第一, 变形量大。根据现场监测以及调查, 矿山深部巷道具有数十厘米的变形, 最大的甚至可以达到2m以上, 变形特征主要表现为拱顶上升以及两帮收缩等;第二, 变形速度快。对于原岩而言, 由于其所具有的应力较大、且主要以变形压力为主, 在开挖中具有着来压块以及卸荷迅猛的特点, 并因此使巷道初期具有着较大的变形速率;第三, 变形时间长。在工作开展中, 围堰变形在节理碎裂简涨扩容方面存在一定的受控情况, 再加上高应力围堰屈服变形的影响, 则使得其变形持续时间具有着较长的特点。
1.1.2 巷道失稳破坏模式
经过现场变形结果的监测可以了解到, 在该巷道变形破坏问题中, 其主要是受到应力控制而引起的。在高应力作用下, 岩体结构效应将呈现出降低情况, 在出现塑形变形以及碎涨现象后导致出现断面收缩、巷道挤死以及巷道底臌等问题。
1.2 无间柱连续开采超大采场整体稳定性
在镍矿深部, 在以无间柱方式进行开采时, 围岩同充填体间的剪切力是对充填体稳定性进行维持的重要因素。由于围岩接触面同充填体都为弱面, 当接触面抗滑阻力同充填体重力的下滑分力相比较小时, 则很可能顺着接触面出现失稳情况, 且随着开采深度的不断加大, 这种失稳现象也将逐渐加剧。
1.3 诱发岩移对矿山稳定性的影响
在该镍矿中, 具有着围岩不稳固以及矿体较为厚大的特点, 虽然已经对其进行了充填处理, 但却依然存在着岩层移动以及围岩变形等情况。而经过近期的变形监测, 从结果可以了解到, 在地下的开采过程中, 地表沉降裂缝在此过程中不断扩展, 且在变形速率方面也逐渐增大。
1.4 充填采矿工艺
在矿山生产中, 存在着以下两类问题:第一, 生产效率低。在以分层充填法进行施工时, 由于采矿的崩矿量有限, 再加上铲运机出矿运输距离较长, 则因此出现了设备超负荷、低效率运转的情况;第二, 成本过高。在该镍矿生产中, 其充填成本在整体采矿成本中占据着较大的比例, 且其中充填材料又在充填成本中占据着80%以上的比例。该种情况的存在, 则使得随着开采深度的加大, 充填工作的成本也将不断升高。
2 深部开采关键技术
2.1 深部巷道围岩支护成套技术
对于该矿山巷道的稳定新各方面问题, 需要在充分联系该矿山围岩应力环境以及力学特征的基础上对国外先进的支护经验以及技术进行积极的借鉴, 通过高刚度、高强度预应力锚杆系统的应用对围岩的变形破坏问题进行控制, 以此对巷道的返修工程量以及二次支护工程量进行降低。同时, 也需要对机械设备进行积极的开发以及探索, 以此对支护质量以及支护技术进行科学落实。
2.2 深部开采方案决策和工艺优化
在工作开展中, 回采质量以及开采方案都将对低压显现规律产生一定的影响, 并因此对整个工程的稳定性产生影响。对此, 就需要对巷道深部位置的回采顺序、回采工艺以及充填体强度进行积极的优化, 以此实现深部低压环境的调整。地压显现规律方面, 则需要对适合深部采样地压的充填体强度进行研究, 该种方式不仅对深部采场的稳定性维护具有积极的意义, 且能够对采场的整体稳定性进行保证, 进而实现采矿工作的安全开展。
2.3 井巷工程稳定性控制技术
采场地压显现规律方面, 同回采顺序以及开采模式间具有着较为密切的关系, 且采样地压显现规律又将对整个岩层的移动速度以及范围产生影响, 对此, 就需要做好以下方面的研究以及控制:第一, 岩层移动规律。在现今开采水平情况下, 整个地表在工作过程中已经存在着一定的岩层移动, 对此, 则需要在未来积极开展无间柱连续开采的稳定性以及变形监测, 通过监测工作的积极开展在获得准确数据的基础上对安全防控措施进行尽早的应用, 以此保证矿体回采的安全性;第二, 在岩层移动超出一定范围、将可能对围岩变形情况产生影响时, 则可能因此使井巷变形出现失稳的情况。同时, 在岩层移动方式的影响下, 也将对采场地压的显现规律产生影响, 并因此对围岩产生破坏问题。对此, 则需要在未来工作开展中对不同回采工艺以及采矿方案的岩层移动规律进行研究与揭示, 以此对岩移对工程开展的影响进行预测与把握,
3.4 开拓工程长期稳定性预测
稳定性预测方面, 需要从以下两方面入手处理:第一, 对于深部工程岩体的高应力环境以及地质结构, 要积极开展围岩变形破坏机理的研究, 在对相应力学模型进行建立的基础上开展变形、整体稳定性以及采样围岩的分析, 在获得分析数据的基础上制定安全控制措施;第二, 要积极开展支护成本以及支护参数的预测研究, 在此基础上对可靠、经济且便利的施工优化方案进行制定。
4 结语
在上文中, 我们以某实例的方式对大型镍矿深部高应力矿体充填法开采关键技术与对策进行了一定的研究, 在实际工作开展中, 要始终坚持科技创新, 在对国内外先进经验积极吸收的基础上对现有回采工艺以及技术进行调整优化, 为工作的高效、安全开展提供保障。
摘要：镍矿我国重要的矿产类型, 在本文中, 将就大型镍矿深部高应力矿体充填法开采关键技术与对策进行一定的研究。
关键词：大型镍矿,高应力矿体,充填法,开采关键技术
参考文献
[1] 余伟健, 高谦, 朱川曲.深部软弱围岩叠加拱承载体强度理论及应用研究[J].岩石力学与工程学报.2010 (10) :2134-2142.
[2] 杨金维, 余伟健, 高谦.金川二矿机械化盘区充填采矿方法优化及应用[J].矿业工程研究.2010 (03) :105-107.
[3] 刘增辉, 高谦, 华心祝, 李英明.深部动压回采巷道的矿压时空分布规律研究[J].矿业研究与开发.2010 (02) :277-281.