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弓長嶺鐵礦東南塌陷區廢石流動性研究.pdf

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與建材 裝飾2014年10月與建材 裝飾弓長嶺鐵礦東南塌陷區廢石流動性研究潘代威(長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南長沙410011)摘 要:針對弓長嶺鐵礦東南區下含鐵帶超深開采塌陷坑對上含鐵帶露天采場的安全影響問題,開展了系統的研究工作。通過現場調查與理論分析,揭示出塌陷坑的危害形式為陷落危害以及形成陷落的條件是廢石散體結拱。分析了影響結拱的主要因素,實 測 了 塌 陷坑內散體的塊度組成,實 驗 研究了散體結拱發生的條件。實驗得出東南區塌陷坑散體條件下,有效流動斷面短邊長與散體粒徑的比值是決定是否結拱的主要因素,并 給 出了容易結拱、有條件結拱與不結拱的比值范圍,據此分析弓礦東南區塌陷坑發生結拱的可能性。關鍵詞:采礦塌陷區;散體結拱實驗;平 衡 拱 分析;結 拱 控制中圖分類號:TD853文獻標識碼:B文章編號:1673-0038(2014)41-0072-021簡 述弓長嶺鐵礦位于遼寧省遼陽市,鐵礦資源非常豐富,可達數億噸。弓長嶺鐵礦二礦區位于弓長嶺背斜的北翼,礦床西北端以寒嶺斷裂(F)為界,東南端到30勘探線,全 長4850m,全 區面積3.6km2。根據開采情況,全區共分為三個采區:西北采區(0~9線),中 央采區(9~19線),東南采區(19~30線)。 東南采區的下含鐵帶是磁鐵礦、上 含 鐵 帶 的84%是赤鐵礦。由于赤鐵礦選礦技術的原因,上含鐵帶滯后于下含鐵帶回采?;夭上潞F帶的塌陷區已經冒透地表,并已與回采上含鐵帶的露天坑出現交集。企業面臨的問題是控制或延緩下含鐵帶塌陷區向露天坑方向擴展,以保證安全上含鐵帶資源。本文重點研究廢石地表充填塌陷區時,塌陷區內塊石散體流動性,指導塌陷區的廢石充填工作。經分析充填塌陷區主要危害為陷落危害,而陷落危害源于塊石散體流動過程中塊石大范圍結拱后的塊石拱突然垮落,本文根據散體流動的影響因素并結合弓礦東南區的塌陷區的實際情況,得 出 廢 石 散 體 連 續 流動邊界條件,據此分析弓礦東南區塌陷坑發生結拱的可能性。塊石散體屬于非理想的松散介質,其重要特征是松散性和流動性。塊石散體的松散性和流動性與決定其內部結構的各項物理力學參數有著密不可分的聯系。雖然影響礦巖散體流動特征的因素很多且復雜多變,但 在 特 定 條 件 下 ,只 要能抓住各種因素中能充分反映散體流動特征的主要因素,就可以獲知在這種條件下塊石散體的流動性與松散性轉換規律性,進而掌握塊石散體流動性的邊界條件和控制方法。2東南塌陷區現狀調查2.1地表塌陷區范圍調查在東南區大粒子露天采場在22~23線之間,留有礦柱(保護露天臺階道路)在20線附近排巖堆積的臺階上出現裂縫區:有2耀3條裂縫,間距為370cm。塌陷區內巖體成片塌落,兩側塌陷壁光滑陡立,都由圍巖層理面構成。排巖場的廢石直接充填塌陷坑。2.2井下下含鐵帶采掘現狀下含鐵帶礦體回采以石門為界劃分東、西采區。在東南區井下,東、西采區均采用平底出礦淺孔留礦法,兩翼后退式回采。240m中段已全部回采完畢,并已冒透地表,既無礦柱也無空區。192~196m中段礦體正處在回采中。2.3巖體冒落塊度分析經數據統計廢石的塊度和巖體冒落塊度分析,得 出塌陷區內散體塊度評估結果如表1。3散體流動結拱實驗3.1基礎實驗采用白云巖散體物料模擬流動的廢石,邊界條件面為正方形柱狀體的亞克力壁面,出礦方式為:端部放礦。將白云巖散體顆粒分為6組:13.2躍d躍10.0mm,10.0躍d躍8.0mm,8.0躍d躍7.0mm,7.0躍d躍6.0mm,6.0躍d躍5.0mm,5.0躍d躍2.0mm,分 別 進行散體流動模擬實驗尋找臨界結拱粒徑。在臨界結拱粒徑基礎上進行級配組合,進行散體流動模擬實驗尋找臨界級配。從而獲得粒徑與結拱概率曲線;級配與結拱概率曲線。實驗過程:淤等粒徑實驗,出結拱現象的臨界粒徑在6~7mm和5~6mm之間。于采用6~7mm和5~6mm兩種粒徑按9:1;8:2;7:3;6:4不同級配組成四組進行實驗,尋找出現結拱現象的臨界級配,以及結拱時大顆粒的級配權重。物理實驗模擬結論:有效流動斷面邊長與散體粒徑比為5.4時,不 發 生 流動結拱現象;當這一比值小于4.4時,容易結拱;當巖 石 塊 度 百 分 比 備 注(1m以上)5~10%(推薦值8%)(60~100cm)10%左右 (推薦值10%)(30~60cm)40~60%(推薦值55%)(7.5~30cm)10~20%(推薦值15%)巖石碎塊(小于7.5cm)10~15%(推薦值12%)表1塌陷坑內散體塊度組成地質·勘察·測繪·72·
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