云锡高峰山矿段矿柱回采方案研究

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2024.03.042

摘要/Abstract

摘要：

为了更合理地回收云锡老厂分公司残矿资源，运用FLAC^3D数值模拟软件对高峰山矿段残留矿柱回采进行模拟分析，提出6种不同的矿柱回收方案，针对分析结果确定了合适的矿柱回采工艺，并开展了工业试验。结合矿山实际情况，从多个维度分析剩余矿柱是否具备回收条件和回收价值。结果表明：可采用进路规格为4 m×4 m的两步骤胶结充填采矿法进行矿柱回采，一步骤胶结充填强度大于3.52 MPa，二步骤充填强度大于1.08 MPa；矿段内有4条矿柱相对完整、保有资源量大且品位高，现阶段具备回采条件，其中南盘区4#盘区矿柱需在锡精矿市场金属价格大于24.48万元/t时进行回采，其余3条矿柱可在锡精矿市场金属价格大于10.05万元/t时进行回采。

关键词: 残矿资源, 数值模拟, 矿柱置换, 矿柱回采, 回采条件, 胶结充填采矿法

Abstract:

In order to make the residual ore resources of Yunxi Old Factory Branch get better recycling，in view of the situation that there are a large number of residual pillars in the panel area of Gaofengshan ore section，after the completion of the on-site engineering geological investigation，representative rock samples were selected to conduct the rock mechanics test，and the result parameters were obtained.FLAC^3D numerical simulation method was used to analyze the stability of the stope before the recovery of the pillars，and the law of ground pressure appearance in each panel area was obtained.Combined with the actual situation of the mine，it is concluded that the two methods of extracting the mining pillar and replacing the pillar are suitable for the recovery of the pillar in the mining area.On this basis，six pillar recovery schemes were considered under ideal conditions，and after comparative analysis，only the two-step collodion-filled room-and-pillar mining method is suitable for recovering the security ore in this mine.Through the filling mechanical parameter experiments，the filling body parameters required for two-step spaced back mining were derived after comparing multiple schemes.At the same time，the pillar recovery process was discussed in detail，and the industrial test of pillar recovery was carried out in areas with different degrees of geopressure manifestation.From the experimental results，the top plate of the pillar can be kept stable during and after the pillar recovery process.Based on the actual situation，the 13 pillars in the mining section were analyzed in terms of the resource grade of the pillars，the stability of the surrounding empty area，the need for protection works above the pillars，the economic benefits of mining and the price break-even.After the study，it is concluded that through the results of industrial test，the two-step cemented filling mining method with the specifications of 4 m×4 m can be used for the pillar mining，with the strength of one-step cemented filling is greater than 3.52 MPa and the strength of two-step filling is greater than 1.08 MPa.There are four pillars in the section with relatively intact，large amount of retained resources and high grade，which are in good condition for mining.The 4# pillar panel in the south plate area should be mined when the market metal price of tin concentrate is more than 244 800 yuan/t.The remaining 3 ore pillars can be mined when the market metal price of tin concentrate is more than 100 500 yuan/t.

Key words: residual ore resources, numerical simulation, pillar replacement, pillar mining, mining condition, cemented filling mining method

中图分类号:

TD853

虞云林, 侯克鹏, 杨八九, 程涌, 卢泰宏, 张楠楠. 云锡高峰山矿段矿柱回采方案研究[J]. 黄金科学技术, 2024, 32(3): 445-457.

Yunlin YU, Kepeng HOU, Bajiu YANG, Yong CHENG, Taihong LU, Nannan ZHANG. Study on Pillar Mining Scheme of Gaofengshan Ore Section in Yunxi[J]. Gold Science and Technology, 2024, 32(3): 445-457.

图/表 15

图1

图2

表1

图3

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表2

图5

图6

表3

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图8

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表6

参考文献 0

	Chen Zhiying， Liu Zhixiang， Li Xibing，et al，2023.Numerical simulation and optimization of recovery scheme for residual ore pillars ［J］.Journal of Central South University（Science and Technology），54（6）：2150-2161.
	Du K， Li X， Su R，et al，2022.Shape ratio effects on the mechanical characteristics of rectangular prism rocks and isolated pillars under uniaxial compression［J］.International Journal of Mining Science and Technology，32（2）：347-362.
	Gao Feng， Li Chengcheng， Qin Qinghan，et al，2023.Stability analysis of pillar group in crushed disk area based on RG-BN theory［J］.Gold Science and Technology，31（6）：900-910.
	Guo Qi，2023.Study on Optimization of Mining Method and Simulation of Mining Sequence of Residual Ore Pillar in a Lead-Zinc Mine［D］.Kunming：Kunming University of Science and Technology.
	Guo Y H， Miao Y C，2022.Study on stope stability in continuous mining of long-dip，thin orebody by room-pillar method［J］.Sustainability，14（15）：9601-9601.
	Kou Yongyuan， Li Guang， Zou Long，et al，2020.Research on the mining method of +1 000 m middle horizontal ore pillar in Jinchuan Ⅱ mine［J］.Gold Science and Technology，28（3）：353-362.
	Li Junping， Zhang Hao， Zhang Bochun，et al，2018.Numerical analysis of pillar recovery and pressure relief mining effect of open stope mining of steeply inclined orebody［J］.Journal of Safety and Environment，18（1）：101-106.
	Lin Min， Yuan Qingmeng， Wang Qianyuan，2022.Numerical simulation study on panel pillar recovery and backfill stability ［J］.Metal Mine，51（6）：24-28.
	Liu Yang， Li Xudong， Chen Shijiang，et al，2022.Study on synergetic mining technology of remaining ore based on the critical caving span theory ［J］.Mining Research and Development，42（10）：13-18.
	Lu Taihong， Zhang Nannan， Yu Yunlin，et al，2022.Optimization of stope structure parameters in Yunxi Gaofengshan mine section［J］.Mining Technology，22（6）：180-184.
	Ma Yinyu，2023.Residual ore recovery technology and economic benefit evaluation based on prestressed expansion pillar support［J］.Mining Research and Development，42（10）：13-18.
	Meng Qingwen， Li Zhihong， Wei Song，2020.Research and application of roof reclaimed pillar-filled room column method for mining complex and difficult ore bodies［J］.Mining Technology，20（6）：4-6.
	Peng Zhaozhi， Jiang Jian， Ren Qinglin，et al，2023.Study on critical concentration and rheological characteristics of all tailings slurry in Kafang，Yunnan ［J］.Mining Technology，23（3）：160-165.
	Sun Jian， Zhou Yanfeng， Zheng Liangzhong，2020.Research on optimization of pillar mining scheme in complex goaf in Jiacun silver polymetallic mine［J］.China Mining Industry，29（7）：152-157.
	Wang Dongyi， Peng Kang， Yin Xuyan，et al，2017.Structural parameter optimization for peach-figure pillars of stage mining method based on numerical analysis［J］.Mining and Metallurgical Engineering，37（6）：12-17.
	Xia K Z， Chen C X， Liu X T，et al，2023.Assessing the stability of high-level pillars in deeply-buried metal mines stabilized using cemented backfill［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，170：105489.
	Xie Jinyi， Yalei Zhe，2021.Similarity and numerical simulation of surrounding rock deformation in open-pit mining ［J］.Mining Engineering Research，36（2）：31-35.
	Xiong Xiaobo， Cheng Haiyong， Wu Shunchuan，et al，2021.Analysis on mechanical response and stability of mine pillar under subarea synergetic mining［J］.Journal of Safety Science and Technology，17（8）：77-83.
	Xu B， Yue Z W， Li Y L，et al，2022.Research on the control of overburden deformation by filling ratio of cementing filling method with continuous mining and continuous backfilling［J］.Environmental Science and Pollution Research International，30（10）：26764-26777.
	Xu Dazhi， Ding Fulong， Sun Dehui，2022.Research on the top pillar recovery process of a gold mine by shallow hole retention method［J］.Uranium Mining and Metallurgy，41（3）：238-242.
	Xu Lulu， Zhang Qinli， Feng Ru，2021.Numerical simulation of filling body strength based on optimized structural parameters of quarry［J］.Gold Science and Technology，29（3）：421-432.
	Yang Taobo， Wang Xiaojun， Xiong Xueqiang，et al，2011.Reasonable width design of artificial pillar for deep mining by room-and-pillar method［J］.Nonferrous Metals Science and Engineering，2（2）：83-85.
	Zhou Z， Zhao Y， Cao W，et al，2018.Dynamic response of pillar workings induced by sudden pillar recovery［J］.Rock Mechanics and Rock Engineering，51（10）：3075-3090.
	Zhu Bin， Zhang Baichun， Li Xiaohui，et al，2022.Study and application of pillar recovery scheme in Dongtangzi lead-zinc mine ［J］.Mining Research and Development，42（6）：5-8.
	Zhu Wancheng， Dong Hangyu， Liu Xige，et al，2022.Review of bearing and instability of multi-pillar in metal mines［J］.Jou-rnal of Mining and Strata Control Engineering，4（4）：5-31.
	陈祉颖，刘志祥，李夕兵，等，2023.残矿矿柱回采方案数值模拟与优化研究［J］.中南大学学报（自然科学版），54（6）：2150-2161.
	高峰，李成成，覃庆韩，等，2023.基于RG-BN理论的破碎盘区矿柱群稳定性分析［J］.黄金科学技术，31（6）：900-910.
	郭琦，2023.某铅锌矿残矿矿柱回采方法优选和回采顺序模拟研究［D］.昆明：昆明理工大学.
	寇永渊，李光，邹龙，等，2020.金川二矿区+1 000 m中段水平矿柱回采方法研究［J］.黄金科学技术，28（3）：353-362.
	李俊平，张浩，张柏春，等，2018.急倾斜矿体空场法开采的矿柱回收与卸压开采效果数值分析［J］.安全与环境学报，18（1）：101-106.
	林敏，袁庆盟，王谦源，2022.盘区矿柱回收与充填体稳定性的数值模拟研究［J］.金属矿山，51（6）：24-28.
	刘洋，李旭东，陈世江，等，2022.基于临界冒落跨度理论的残矿协同开采技术研究［J］.矿业研究与开发，42（10）：13-18.
	卢泰宏，张楠楠，虞云林，等，2022.云锡高峰山矿段采场结构参数优化［J］.采矿技术，22（6）：180-184.
	马印禹，2023.基于预应力膨胀支柱支护的残矿回采技术及经济效益评价［J］.矿业研究与开发，43（6）：22-26.
	孟清文，李志宏，韦松，2020.顶板再造充柱房柱法开采复杂难采矿体的研究与应用［J］.采矿技术，20（6）：4-6.
	彭朝智，蒋艰，任青林，等，2023.云锡卡房全尾砂料浆临界浓度与流变特性研究［J］.采矿技术，23（3）：160-165.
	孙健，周延锋，郑良忠，2020.呷村银多金属矿复杂空区矿房矿柱回采方案优选研究［J］.中国矿业，29（7）：152-157.
	王栋毅，彭康，尹旭岩，等，2017.阶段出矿底部桃形矿柱的结构参数数值计算分析［J］.矿冶工程，37（6）：12-17.
	谢晋谊，者亚雷，2021.空场法开采围岩变形相似模拟与数值模拟［J］.矿业工程研究，36（2）：31-35.
	熊晓勃，程海勇，吴顺川，等，2021.分区协同开采下矿柱力学响应与稳定性分析［J］.中国安全生产科学技术，17（8）：77-83.
	徐大智，丁福龙，孙德辉，2022.某金矿浅孔留矿法采场顶柱回收工艺研究［J］.铀矿冶，41（3）：238-242.
	徐路路，张钦礼，冯如，2021.基于采场结构参数优化后的充填体强度数值模拟［J］.黄金科学技术，29（3）：421-432.
	杨涛波，王晓军，熊雪强，等，2011.房柱法深部开采人工矿柱合理宽度设计［J］.有色金属科学与工程，2（2）：83-85.
	朱斌，张柏春，李晓辉，等，2022.东塘子铅锌矿矿柱回采方案研究及应用［J］.矿业研究与开发，42（6）：5-8.
	朱万成，董航宇，刘溪鸽，等，2022.金属矿山多矿柱承载与失稳破坏研究［J］.采矿与岩层控制工程学报，4（4）：5-31.

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盘区名称	矿柱名称	矿柱特征			资源量情况
盘区名称	矿柱名称	走向	长度/m	宽度/m	资源量/t	锡品位/%	锡金属量/t	铜品位/%	铜金属量/t
中盘区	1#盘区矿柱	东西	400	20	53 240	0.479	255	0.714	380
	5#盘区矿柱	南北	313	10	44 320	0.212	94	0.508	225
	1#采区间柱	南北	313	10	56 690	0.271	153	0.841	476
	2#采区间柱	东西	40	10	10 780	0.343	37	1.132	122
	3#采区间柱	东西	340	10	15 360	0.202	31	0.521	80
南盘区	2#盘区矿柱	东西	532	20	134 190	0.806	1 082	0.685	919
	3#盘区矿柱	东西	475	20	98 640	0.101	99	0.457	451
	4#盘区矿柱	南北	232	15	55 500	0.472	262	0.524	291
	1#采区间柱	南北	73	12	11 320	0.018	2	0.027	3
	2#采区间柱	南北	73	12	25 040	0.181	45	0.607	152
	3#采区间柱	东西	230	12	57 120	0.425	243	0.394	225
	4#采区间柱	东西	185	12	20 250	0.667	135	2.691	545
	5#采区间柱	南北	71	12	22 950	0.105	24	0.044	10
	采场间柱	东西	460	12	329 000	0.632	2 080	0.904	2 974
合计					934 400	0.486	4 542	0.733	6 853

计算方案	回收矿柱的方式	回收方案	备注
方案1	抽采矿柱	依据地压显现程度，按中一采→中二采→南二采→南一采→南三采→南四采的顺序回采盘区矿柱和采区矿柱，不采采场间柱	图5（a）
方案2	抽采矿柱	以方案1回采顺序回采采场间柱，不采盘区矿柱和采区矿柱	图5（b）
方案3	抽采矿柱	以方案1回采顺序间隔式抽采盘区矿柱和采场矿柱，抽采跨度为I（10 m）、Ⅱ（20 m）、Ⅲ（30 m）、Ⅳ（40 m），不采采场间柱	图5（c）
方案4	抽采矿柱	以方案1回采顺序间隔式抽采采场间柱，即间隔1个采场回收间柱	图5（d）
方案5	置换矿柱	以方案1回采顺序，按跨度I（10 m）、Ⅱ（20 m）、Ⅲ（30 m）、Ⅳ（40 m）的方案置换盘区矿柱和采场矿柱	图5（e）
方案6	置换矿柱	以方案1回采顺序，采用两步骤间隔回采的房柱采矿法，将矿柱划分为矿房和矿柱进行回收	图5（f）

回采方案	矿柱位移/cm	矿柱塑性区贯穿百分比/%	备注
方案1	1 208.1	100	图5（a）
方案2	491.3	83	图5（b）
方案3-Ⅰ	514.9	73	图5（c）
方案3-Ⅱ	517.7	76
方案3-Ⅲ	516.4	81
方案3-Ⅳ	515.5	88
方案4	173.2	46	图5（d）

回采方案	矿柱位移/cm	矿柱塑性区贯穿百分比/%
方案5-Ⅰ	382.5	52
方案5-Ⅱ	386.4	57
方案5-Ⅲ	384.7	66
方案5-Ⅳ	383.4	73
方案6	8.2	16

盘区名称	矿柱名称	周边空区稳定性	有无需要保护工程	其他因素	现阶段是否具备回采条件
中盘区	1#盘区矿柱	稳定	通风、充填工程		否
	5#盘区矿柱	不稳定	中段工程		否
	1#间柱	不稳定	无		否
	2#间柱	不稳定	无		否
	3#间柱	不稳定	无		否
南盘区	2#盘区矿柱	稳定	中段工程		否
	3#盘区矿柱	稳定	中段工程	品位低于工业指标	否
	4#盘区矿柱	稳定	无		具备
	1#采区矿柱	稳定	中段工程	品位低于工业指标	否
	2#采区矿柱	稳定	无		具备
	3#采区矿柱	稳定	有		否
	4#采区矿柱	稳定	无		具备
	5#采区矿柱	稳定	通风、充填工程	品位低于工业指标	否
	采区间柱	稳定	无	间柱部分发生垮塌	具备