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软弱岩层条件下薄矿脉低贫损安全开采关键技术研究汇报单位：中南大学江铜集团银山矿业有限公司2016年7月14日为解决北山铅锌浅孔留矿法回采过程中出现的：（1）采场冒顶和片帮，支护难度大，安全问题突出；（2）采场内贫化损失严重，回采高度难以达到要求；（3）存窿矿集中出矿过程中大片冒落，堵塞出矿口；现有处理措施削弱保护墩稳定性，造成其变形失效；（4）开采深度增加及采空区作用，地压活动更严重。从根本上解决影响矿山稳定、安全、可持续发展的上述主要技术、安全和经济难题，同时为深部资源大规模开采提供重要的技术支撑。一、项目背景与研究进度1设计背景一、项目背景与研究进度2研究进度（1）2016年4月~6月，签署协议，现场调研，开采技术条件分析；（2）2016年7月~12月，已有研究成果分析，与浅孔留矿法回采工艺相关的地压时空演变规律、地压控制措施研究，以及基于地压控制措施实施前后地压演变规律的采场优化设计；（3）2017年1月~2月，提交阶段研究报告，集团组织评审，根据评审意见修改相关内容；（4）2017年3月~4月，选择典型试验采场，试验采场设计与施工；（5）2017年5月~8月，回采设计及回采作业；（6）2017年9月，集中出矿；（7）2017年10月，研究成果总结评审本项目预期研究期限1.5a：二.研究现状分析与资料搜集1研究现状分析通过网上检索和实地考察，进行了软弱岩层条件下薄矿脉低贫损安全开采的研究现状分析和资料搜集。（1）千枚岩岩性分析；（2）浅孔留矿法回采工艺分析及优化；（3）软弱岩层条件下薄矿脉低贫损安全开采的研究现状分析；（4）浅孔留矿法回采工艺地压时空演变规律研究现状分析；（5）地压控制措施研究现状分析；（6）软弱岩层条件下浅孔留矿法采场优化设计。二.研究现状与资料搜集2生产资料搜集在项目开展过程中，积极和生产、地质部门沟通交流，对最新的地质资料和生产现状图纸及文字资料进行了分析和整理。（1）图纸资料：各勘探线剖面图、中段平面图、井巷工程布置图、采矿方法设计图等。（2）文字资料：勘探报告，初步设计，矿石储量、品位，矿体埋藏深度、产状（走向、倾向、倾角、真厚度）、物理力学性质（密度、容重、松散系数）等地质及开采技术条件资料。（3）其他资料：采矿成本，支护成本，运输成本，工资水平，水、电、气价格，水泥、钢材、木材价格等。三.现场调研与取样1现场踏勘在项目开展过程中，先后四次下井实地踏勘了-330、-285和-240m的生产现状及地压显现情况。-240中段东大巷-285中段11-12线10-2支三.现场调研与取样-240中段3-4线10-4采场保护墩（下盘）-240中段2-3线10-1支采场保护墩（上盘）三.现场调研与取样2节理裂隙调查地质资料中关于岩体的产状描述较详细，为验证其准确性，利用测线法进行结构面调查。四.各部门交流1地质测量部：张志辉、杨晨、梁晶等；在地质测量部的协助下，搜集整理了最新的银山矿各勘探线剖面图、中段平面图、勘探报告，初步设计，矿石储量、品位，矿体埋藏深度、产状（走向、倾向、倾角、真厚度）、物理力学性质（密度、容重、松散系数）等地质及开采技术条件资料。并对特殊的地质地形，断层分布和矿体赋存等条件进行了深入的交流和总结。在项目开展过程中，对搜集到的资料及时进行分析和整理，现场踏勘过程中的具体情况及时整理汇总，各中段生产过程中遇到的问题和经验及时搜集总结。四.各部门交流2井下采矿场：李红鹏、钟度元、龚志仁、张志勇、苏畅、陈仁财等；在井下采矿场各位的协助下，搜集整理了最新的井巷工程布置图、采矿方法设计图、生产计划等资料。在井下采矿场各同事的陪同下，深入现场调研了各中段的生产现状，按当前采矿方法，针对生产过程中出现的采场地压活动现象进行了回忆总结，并结合采场的具体情况进行了原因分析和经验总结。四.各部门交流3生产计划部：王德忠、贺森泉等；对资料搜集过程中出现资料缺失的问题及时向生产计划部领导进行了反馈，并将第一阶段的主要研究成果及时向生产计划部领导进行了汇报。五.各中段生产及地质情况1-330m中段-330m中段现有生产采场总计2个，其中其中生探2个。北山区-330中段采场均有小断层分布。九-10九-12九-14九-11九-13九-15N-5N-7N-3N-1N-2N-4N-6N-8通-258斜天井切割（16个斗子）剩余16857.3吨10-4北山西大巷五.各中段生产及地质情况1-330m中段-330m中段北山现有生产采场总计2个，其中生探2个。北山区-330中段采场均有小断层分布。项目采场位置备注生探3-2线10-3沿正在进行拉底作业5线10-1东/西沿正在进行拉底作业五.各中段生产及地质情况沿脉保护墩脉外沿脉保护墩脉外3.54脉外进路沿脉进路沿脉保护墩进路沿脉保护墩脉外脉外沿脉沙巷禁采线45.5-240米轨道面424672.1°80.4°71.1-240米中段九区18线9-25支4采-195米轨道面696.7采矿方法示意图五.各中段生产及地质情况2-285m中段-285m中段北山现有生产采场总计8个，其中切割2个、生产2个、出矿2个、备采2个。北山区3、8、10线附近存在贯穿采场大断层，九区3线附近有平行于勘探线（南北走向）的大断层，17线有沿主巷大断层贯穿，其他采场有大量小断层分布。10-410-1支10-2支10-110-410-13支10-110-39-559-119-25支59-2510-22主运输巷道10-410-2E410-210-412°北山6线线5北山C1C2C3-285米北山2线10-1东沿沿脉2#方位10-3方位方位方位10-410-1剩余3698.5吨10-310-49-5502存剩余2625.1吨剩余12063.6吨24131234备采矿量（23个斗子）10-2支10-2支110-2支110-2支1切割采矿场-285备选实验采场-285备选实验采场1#2#3#4#7#8#-285m采矿过程中地压情况汇总2016.7.8李红鹏1.北山区，目前暂无已采完矿体，其中已采完采场有8-7线10-1,9-7线10-22。2.-285m现有采场、切割、备采、计划及未动采场均已上图，详情需要细化。3.-285m主要的问题为暴露时间较久、含S、地压、采矿方式及巷道布置方式不合理。部分采场因暴露时间较久、断层及地压原因导致顶板垮落及片帮严重，已停采，如6-5线10-1（存在断层），3-4线10-13支（暴露时间较久，顶板垮落严重），10-9线10-2（含S较高，崩落矿石结死无法放矿）。4.可选试验采场区域图中以标注，分别是3-2线10-4；13-14线10-2支。2线，10-1采30m左右,1#-4#斗出现无矿可出的情况，7#、8#斗支护架挤压受损严重。存在整体片帮的情况。3-4线，10-3回采进行三个月。10-13支采至禁采线附近，采场长时间暴露，存在顶板垮落情况，停装；3#斗转弯处冒顶、片帮严重，下盘进行钢架支护，停装。4-5线，正在进行采准切割。6-5线，10-1，1#斗出口靠脉内有断层，片帮严重，未采至禁采线，已停装；10-2支正在采。8-7线，10-1于2014年之前采完。8-9线，正在进行采准切割。10-9线，10-2于2015年10月进行下采，采至禁采线，回采时因上部含S高，结死，下部掉空，存窿1800t；10#斗顶板松石较多。10-11线，10-2支1正在上采。11-12线，10-2支1切割时，顶板松散内空，易冒落。13-12线，10-2支1正常采至禁采线。14线，10-2支切割完毕，沿脉已完成并进行支架支护，该区矿体尖灭复合较为复杂。9-7线，10-22正常采至禁采线，已采完。五.各中段生产及地质情况2-285m中段项目采场位置备注生产采场北山区2-3线10-1采场采30m左右，1#-4#斗出现无法出矿的情况，7#、8#斗支护架挤压受损严重，存在整体片帮的情况北山区10-11线10-2支1采场正在进行上采，靠近11线附近有沿矿脉走向大断层，10线存在较多小断层出矿采场北山区5-6线10-2存采场2016年4月开始下采，目前已出矿4003.4t，存窿1977.6t北山区12-13线10-2支1采场2016年6月开始下采，目前已出矿954.6t，存窿9730.4t切割采场北山区4-5线10-1采场正在进行采准切割，脉内存在较多小断层北山区11-12线10-2支采场正在进行采准切割，易发生冒落，脉内存在较多小断层备采采场10-2202采备采矿量17672t，脉内存在小断层北山14-15线10-2支采场备采矿量18157.9t，脉内存在小断层五.各中段生产及地质情况3-240m中段-240m中段现有生产采场总计6个，其中切割1个、生产2个、出矿2个、备采1个。北山区3、12、13线均有大断层贯穿，其他采场有小断层分布。5-905-905-90采矿场（11个斗子)备采矿量（13个斗子）切割-240m采矿过程中地压情况汇总2016.7.8李红鹏1.北山区10-1、10-2矿体已采完，且年代久远难以调查具体情况。2.-240m现有采场、切割、备采、计划及未动采场均已上图。详情需要再细化。3.主要问题根源还是2-4、11-13大断层（脉外巷、内部垮落），小断层（内部垮）。其他因素包括，地压，时间和不合理的布置及采矿方式。4.可选实验采场区域已在图中标出5.九区主要为斑岩，部分通采遇到问题，已分析为采场贯通引起的43125采矿场N2K五.各中段生产及地质情况3-240m中段项目采场位置备注生产采场北山区2-3线10-1支采场刚刚上采采场，拉底工程显示矿体内有三个小断层，脉外巷道内部也见明显断层，但是否为连贯大断层无法确认北山区11-12线10-4采场已经上采至20m高，采场内部有断层贯穿，脉外巷道存在片帮现象出矿采场北山区6-7线10-2支采场余7756t，出矿过程中由于两帮片帮，导致存在较多大块，需要进行破碎，下井时炮烟大，只在外看九区4-5线9-1101采场余4290t，出矿过程中由于两帮片帮，导致存在大块切割采场北山区3-4线10-4采场拉底工程和脉外巷道掘进同步，3线附近脉外巷道位于矿体下盘，大部分稳固性好，往4线方向矿体倾向改变，转为上盘。局部地区片帮。下井时正在凿岩。备采采场九区5-6线9-1102采场相关采准切割工作均已完成，可直接进行采矿作业六.矿体三维模型构建矿山地形复杂，矿体形状极不规整，正常情况下很难通过模拟方法获得比较准确的空区形态和关键剖面图，对于其外部载荷与地形特征的模拟存在较大误差，难以胜任地表生产区域稳定性的分析。为此，有必要对原始水文地质数据进行收集，建立真实反映复杂地层载荷和地形地貌条件的矿山模型，为矿山相关模型的分析与准确计算提供可靠数据，为矿山的地压显现规律分析和采准工程优化提供依据。通过研究与比较，选用当前比较流行的Surpac软件建立矿山实体模型。六.矿体三维模型构建通过前面地质剖面图的处理，根据图上圈定的矿体，在Surpac软件中建立三维矿体模型。根据勘探线的布置，将各中段平面、剖面图通过坐标转换导入到Surpac里，最后在Surpac里保存为线文件。把所有勘探线上的矿体连接在一起，就可以形成整个矿山矿体的实体三维模型。1矿体实体模型的建立六.矿体三维模型构建银山矿采空区主要集中在-240m中段以上，采空区模型的建立对后续进行采场地压显现规律分析和实验采场选取意义重大。建模主要方法是根据银山矿提供的-240m中段以上CAD中段平面图，把CAD中段平面图导入到Surpac软件中，用Surpac软件描出巷道的中线图，已采采场即为采空区，通过中线创建三角网，选择相应的断面进行采空区建模。2采空区模型的建立六.矿体三维模型构建矿山建模的一个重要内容就是各种开拓工程巷道的实体建模，通过三维模型显示来实现工程可视化。建模主要方法是根据银山矿提供的CAD中段平面图，把CAD中段平面图导入到Surpac软件中，用Surpac软件描出巷道的中线图，通过中线创建三角网，选择相应的断面进行建模。3各中段巷道模型的建立九-10九-12九-14九-11九-13九-15