大型镍矿深部高应力矿体充填法开采关键技术与对策-中国工程科学.PDFVIP

大型镍矿深部高应力矿体充填法 开采关键技术与对策 1，2 1 2 2 杨志强 ，高 谦 ，陈得信 ，郭慧高 （1. 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； 2. 金川集团股份有限公司，甘肃金昌737100 ） [摘要] 金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿，以地应力高、矿体厚大和矿岩不稳固著称国内外采矿界。该 矿体开采难度之大、充填成本之高备受国内外采矿界关注。近年来，随着矿床开采深度逐年增加已接近千 5 2 米，采场面积超过1×10 m ，高温、高压和高渗压的“三高”采矿环境日趋显著，不仅提高了采矿成本，而且还 给矿山安全高效生产带来巨大压力。本文首先概述金川深部矿床采矿技术条件，然后明确采矿生产面临 巷道和采场稳定性控制技术难题，分析采场围岩变形和岩层移动所潜在的灾变失稳风险。最后提出了金 川深部矿体安全高效开采亟待攻克的技术难题，为金川深部资源开发能力和综合利用指明了方向。 [关键词] 金川镍矿；深部开采；高应力；关键技术；研究方向 [中图分类号] TD853.34 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742（2014 ）08-0038-07 [30] 通风问题 。通过大量理论研究和工程实践，对金 1 前言 川矿区复杂的地质条件和矿区构造应力做出客观 矿岩破碎、围岩稳定性差、地应力高和厚大矿 表征，探索出与采矿条件相适应的下向分层胶结充 体，是金川难采矿床的主要特征。为此，金川矿山 填采矿方法，揭示了充填法采矿地压显现与岩移规 已经开展了广泛而深入的科研工作和技术攻关。 律，并成功地实施了采场地压控制和围岩稳定性维 刘同有、吴爱祥、高谦等针对金川矿床采矿技术条 护技术。金川矿山科研成果，不仅成功地实现了 [1~6] 件，阐述了矿床开采潜在问题 。杨志强等人开展 1 150 m 中段以上无间柱大面积连续开采，而且还为 了矿区工程地质和岩石力学研究，揭示了高应力碎 深埋厚大不稳固矿体开采积累了经验；同时，也可 [7] 裂围岩力学特性和变形机理 。王永前、杨金维等 为国内外类似矿床开采提供了参考。 研究揭示了厚大矿床连续开采场地压规律以及控 随着矿床开采向下延深，金川镍矿采矿深度已 [8 ，9] 制技术 。结合金川采矿生产，在围岩变形监测、 接近1 000 m ，已经进入深部开采矿山行列。深井采 变形结论和支护技术等方面也开展了大量研 矿所特有的高温、高压和高渗压“三高”采矿技术条 [10~29] 究 。针对金川矿区充填法开采的岩移问题，高 件，使矿山安全、高效和经济开采面临严峻挑战，给 谦、马凤山等开展了岩移监测和工程稳定性研究， 矿山生产带来潜在重大安全隐患。尤其深部连续 首次揭示了大型镍矿充填法开采岩移规律与影响 开采面临着超大采场的整体稳定性、高应力碎裂蠕 因素。杨志强等还对岩移造成主风井垮塌以后的 变巷道围岩变形控制、深部围岩承压水防治、大面 通风问题开展了研究，成功解决了风井垮塌后采场 积连续开采的岩移规律以及矿山工程稳定性控制 [收稿日期] 2013-11-13 [基金项目] 国家重点基础研究发展计划资助项目（2010CB731500 ） [作者简介] 杨志强，1957年出生，男，山西万荣县人，博士，教授级高级工程师，博士生导师，主要从事充填法采矿安全与管理