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科研成果

科研成果


《复杂难采深部铜矿床安全高效开采关键技术研究》

       铜陵有色金属集团控股有限企业冬瓜山铜矿开采深度达千米以上,矿石生产能力10000t/d。为了控制地压,保护矿区及周边环境,采用充填采矿法,充填方式为高浓度全尾砂胶结充填。我院负责完成全尾砂胶结充填实验室试验、采场充填工艺技术研究等工作。通过实验室配比试验得出了不同灰砂比及浓度下试块的强度发展规律;根据不同采矿方法不同充填部位的强度要求确定了充填料浆配比参数;通过理论分析计算设计了不同结构的充填挡墙;根据空区形态研究了采场脱水及充填接顶技术。上述研究成果在冬瓜山铜矿生产中应用多年,保证了深井矿山大空场充填作业的顺利进行,实现了Ⅱ步骤采场的安全回采。

 

《灾害性大型复杂群空区岩层控制与安全开采综合技术》

       本项目以现场调查、室内试验、理论分析、数值模拟和工程验证等技术手段,对岩体的结构进行了质量和稳定性评价,研究了塌陷区充填废料的各项性质,提出了充填废料局部加固方案以及塌陷区安全开采技术方案及措施;以开采前主动卸压、开采中强化岩层支护和嗣后采空区处理为引导思想,开发了具灾害性的大型复杂采空区群条件下应用分段空场法分区安全开采工艺技术和采场围岩控制技术,其核心技术为:

1)主动卸压技术。通过采用设置“Π”型区域性支撑矿柱、优化回采顺序的措施实现应力调整和应力转移,达到卸压开采的目的。

2)岩层加固优化—矿石回采复合新技术。直接利用崩矿炮孔兼做锚固孔,实现岩层支护与矿石回采同步进行。

3)充填作用机理研究与充填高度优化。优化采场废石充填高度,创造性地提出了充填1/3空区高度的围岩控制新技术,并成功运用于矿山生产之中。

 

《地下高危空区群大规模立体分区中深孔控制爆破技术研究》

      该项目通过大量的试验研究和地下中深孔大规模爆破实践,研究开发了等比错位布置切割槽和立体分区中深孔控制爆破技术。成功实施了总装药量308.8 t大规模地下控制爆破,属当前国内外地下中深孔爆破规模最大的一次。

       研究开发了非线性等阻力自由面爆破技术。为不规则自由面和形状复杂爆体的多孔爆破的优化布孔装药、降低大块率、改善爆破效果,提供了有效的技术支撑。研究开发出多临空面自拉槽挤压爆破大量崩矿技术,成功的解决了多临空面不能实施挤压爆破和由于矿柱已破坏而无法形成切割槽的难题。

 

《岩溶大水矿山井下近矿体帷幕注浆及安全高效开采综合技术》

       通过对矿区、矿床水文工程地质条件、矿山开采技术条件和防治水技术方案的综合研究,得出莱新铁矿不具备疏干排水的条件,也不具备地面帷幕注浆的条件,只适合采用矿床井下近矿体帷幕注浆防治水方法。

       通过采用穿脉水平探水注浆钻孔进行探查矿体围岩水文地质特征,达到基本封堵地下水主迳流通道的目的;通过实施加密钻孔探水注浆工程,最终在近矿体形成由注浆钻孔控制的井下注浆帷幕;并通过采用群孔注浆技术和高压(15MPa)注浆工艺,为查清矿床水文工程地质特征,封堵矿床高压岩溶地下水,降低工程成本,达到高堵水率的隔水注浆帷幕,起到至关重要的作用。

        采用异种介质界面爆破技术,有效地解决了防止爆破对充填体破坏,造成充填体强度下降,垮落的充填体混入矿石造成贫化等现象发生的技术难题。采用采充分离、互不干扰、利用充填余压强制接顶的高效充填工艺,试验表明自然接顶率在90%以上,从根本上解决了上向进路充填法接顶难的技术难题。

 

《特大空区矿柱群立体分区控制开采技术》

        项目开发了特大空区矿柱群立体分区控制开采新技术,技术安全可靠,切实可行,成果具有开创性。技术成果应用于柿竹园多金属矿,先后实施了总装药量达308.8t、821.3t等世界级特大规模地下中深孔控制回采爆破10次,多次刷新世界纪录,其大于800mm×800mm大块产出率仅为3.63%,实测爆破振动结果均符合安全允许标准。2006年~2010年期间,回收难采矿808.8万吨,处理采空区197.61万m?。项目已获销售收入258816.00万元,增创利润80119.73万元,经济效益和社会效益显著。项目技术成果已在多座矿山推广应用,应用前景广阔,对我国矿业可持续发展具有重要意义。

 

《极破碎顶板复杂层控型矿床采矿方法多元化协同强化开采技术》

        项目组通过5年的试验研究和开采实践,攻克了上下盘岩体及局部极不稳固矿床安全强化开采的技术瓶颈。项目授权实用新型专利1项,发表科技论文13篇,取得主要技术创新有:

(1)研究开发出破碎顶板层控型矿床多元化采矿方法协同开采技术,采用采矿方法类聚排列优选技术、关键目标与可优化因素层次分解技术及灰关联技术进行分析计算,使整个矿床实现协同开采,达到经济效益最大化。

(2)研究开发了竖分条间隔上向高分层充填采矿法和顶板破碎条件下的上向分层胶结充填多中段并段连续回采技术,连续回采高度由60m提高到120m至180m,中段之间无顶底柱,损失贫化降低20~25%,采准切割工程量减少30~35%,缩短了生产准备时间,在矿体水平面积仅1.2万m2的条件下,单中段生产能力达100万t/a以上。

(3)研究开发出分级与溢流尾矿循环利用充填输送工艺技术和新型胶结充填料浆双轴搅拌机,进入充填站的尾砂和回水利用率达100%,水泥消耗量降低22%。

项目整体技术达到国际先进水平,破碎顶板层控型矿床多元化采矿方法协同开采技术达到国际领先水平。

 

《高气压智能化大型潜孔钻机研制》

       该项目于2011年5月26日通过了由国家科技部社会发展科技司组织的项目验收,并于2011年9月25日通过了由中国有色金属工业协会组织的科技成果鉴定。鉴定会上专家评定该设备具有如下创新特点:

①在国内首次研制成功2.0MPa以上高气压大型潜孔凿岩设备,有效凿岩孔径达到225mm,突破了潜孔凿岩最大孔径的极限;

②研制出了适应高气压潜孔钻机要求的相配套的钻具,填补了我国高气压钻具产品的空白;

③该设备采用CAN总线技术和PLC控制技术,实现了钻机的全自动作业,具有故障监控、误动作保护和远程监控等功能;

④开发了负载感受液压控制系统,保证了设备的平稳运行,有效地解决了液压系统的发热问题,减少了系统的能耗;

⑤发明了新型的盘式钻杆库,结构简单,工作可靠;

⑥该设备采用双动力驱动系统,满足不同工况的运行要求,解决了大型设备转场难的问题。

 

《特大型矿床深部开采综合技术研究》

       特大型矿床深部开采综合技术研究是金川集团股份有限企业和伟德国际备用网址、国家金属采矿工程技术研究中心、北京科技大学共同承担的科研项目。本课题研究目标:立足我国深井开采现实,结合金川企业的实际情况,开发特大型矿床深部开采综合配套技术,解决金川企业深部开采的技术难题,为850m及以下中段的安全生产提供技术支撑。通过该课题研究,建立具有代表性和广泛推广意义的特大型矿床深部资源高效开采综合技术集成示范系统,进一步提高资源利用水平,增强企业可持续发展能力,促进我国有色金属矿业整体科技水平的提高。

 

《无间柱分区分层协同开采技术研究与应用》

      伟德国际备用网址和巴彦淖尔西部铜业有限企业联合进行了“无间柱分区分层协同开采技术研究与应用”科研攻关。项目组通过3年的试验研究和开采实践,攻克了上向分层充填采矿法现场应用存在的技术瓶颈,获得授权发明专利2项、实用新型专利3项,发表科技论文18篇,取得的主要技术创新有:

(1)成功研发出无间柱分区分层协同充填采矿技术及工艺,解决了常规分层充填采矿法间柱回收难题,实现了间柱资源的高效回收;

(2)研究开发了交错接力免压拱采场顶板控制技术,充分发挥了岩体的自我承载能力,保障了回采作业安全,减少了采场支护工作量及材料消耗;

(3)发明了高溜井支护新技术,保证和延长了溜井的服务年限。

       项目整体技术达到了国际先进水平,其中无间柱分区分层协同充填采矿技术及交错接力免压拱采场顶板控制技术达到了国际领先水平。应用本研究成果获各琦铜矿矿石生产能力已达200万t/a以上,同时处理了大量的尾砂和掘进废石,取得了很好的社会和环保效益。

 

《袋装充填采矿技术与新型充填外加剂研究》

       项目国际上首次开发了袋装充填采矿法,发明了上向分层壁式袋装充填采矿法、围堰式袋装充填采矿法和高分层袋装充填采矿法,实现了充填采矿法的新突破:开发了袋装充填工艺与技术,研制了袋装充填的检测与试验装置,发明了固定袋装充填体的构架及搭建方法,形成了完整的技术系统:开发出充填体膨胀剂、缓凝早强剂和输送促流剂等充填外加剂,有效解决了低阻输送,低耗充填和充填接顶等技术难题;研究揭示了袋装充填料浆的密实固结机理、袋装充填体力学特征及作用原理,奠定了袋装充填的理论基础。

       该项目获授权发明专利9项,发表科技论文10多篇。项目整体技术已在获各琦铜矿等多座矿山推广应用3年以上,已累计采出矿石154.74万t,新增销售额93309.25万元,新增利润39442.22万元,促进了我国金属采矿工业的发展,经济效益和社会效益显著。

 

《镜铁山矿桦树沟铜矿2760-2640m连续工程可行性研究报告》

       2007年,镜铁山矿对桦树沟矿区铜矿采矿工程开展了初步设计(以下简称《初步设计》),并于2012年9月完成基建工程,目前正在2760m水平采矿。由于初步设计中未对2760m~2640m矿体进行详细设计,开拓系统目前仅到达2760m水平,无法满足铜矿2760m~2640m开拓及回采需要。

       本次设计的2700m~2640m中段。按照地质资料,矿体产状变化较大,根据不同矿体产状因地适宜的设计了针对性较强的采矿方法,以便更好的回收资源,设计工作扎实、细致、服务到位。

对于厚度≤5m的矿体,采用浅孔留矿嗣后充填法,占比22%;

对于厚度5~15m的矿体,采用沿走向布置的阶段空场嗣后充填法,占比33%;

对于厚度≥15m的矿体,采用垂直走向布置的阶段空场嗣后充填法,占比45%。

设计贫损指标均达到国内先进水平。

       项目组各专业细致了解现有系统的特点。有针对性的提出了各种可行方案对比分析,最终推荐铜矿区2760m~2640m接续工程采用“平硐+溜井+斜坡道”开拓系统。自2700m新建斜坡道至2735m水平出地表,与地表废石运输巷相联通,向下继续掘进与2690m分段向联通。2700m中段的矿石,通过出矿进路经铲运机倒入2760m~2640m主溜井,通过主溜井振动放矿机装入4m3侧卸式矿车,用20t架线式电机车牵引经主平硐南出口运至地表原矿仓。

        设计方案实现了铁矿、铜矿分离运输互不干扰。同时斜坡道又能缓解溜井压力,溜井堵塞后仍可用无轨运输来保证生产持续性。

    

《平原浅埋岩溶大水矿山绿色高效开采及井下近矿体帷幕注浆防治水技术研究》

       徐楼铁矿自2005年建设以来,针对岩溶大水这类复杂的开采技术条件,通过研究近矿体帷幕注浆防水技术、新型复合型地压控制技术、胶结充填技术等,建立了平原浅埋岩溶大水矿山绿色高效开采技术体系,成功地解决了井下涌水量过大、地表不允许塌陷,顶板极易产生塌落冒顶等开采难题,达到了提高回采强度、降低采矿成本及采矿贫化率、损失率等指标,实现无尾排放的目标。

        同时,减少矿区地表和尾矿库征地185亩,每年减少排放井下涌水量1527.9万m3,保护了地下土地资源和水资源,社会效益和环境效益明显。其研究成果若在全国类似矿山推广,其效益将是巨大的。

 

 

 

 

 


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