El mineral de hierro se extrae de varias maneras. Estado actual, problemas y contramedidas de los métodos de minería en la mina de hierro Yezhuang

Xiao, Sun,

(Laiwu Mining Co., Ltd., ciudad de Laiwu, provincia de Shandong 271100)

Resumen: Las condiciones hidrogeológicas de la mina de hierro de Yezhuang son complejas. El método de extracción actual representa el 70% de los pilares de mineral restantes, lo que resulta en una baja eficiencia laboral y malas condiciones de seguridad. Para adaptarse a las condiciones técnicas y económicas actuales, se propusieron ideas para mejorar los métodos de minería y se optimizaron los parámetros estructurales del rebaje mediante el método de elementos finitos. Se concluye que el ancho del pilar de carbón de la sala de la mina debería aumentarse de los 7 m actuales a 10 o 12 m. Se recomienda tomar medidas como cortes de techos con orificios poco profundos, anclaje de soporte de hormigón proyectado y voladuras controladas para mejorar la seguridad de los pilares de carbón impermeables y resolver los problemas existentes en los métodos de minería actuales.

Palabras clave: depósito Dashui; método de extracción; pilar de carbón con aislamiento de agua; mineral que cae en pozos medianos y profundos; llenado posterior

Número de clasificación de la Biblioteca de China: TD853.3 : Un número de documento: 1005-2763(2004)03-0019-02.

Shandong Laiwu Mining Co., Ltd., 271100 Resumen: Las condiciones geológicas de la mina son complejas, el valor teórico actual de las reservas restantes de la mina es del 70%, la eficiencia minera es baja y las condiciones de seguridad son malas. Para adaptarse a las condiciones técnicas y económicas actuales, el autor propuso algunos métodos mejorados, optimizó los parámetros estructurales del método de elementos finitos y concluyó que el ancho de la caverna y los cimientos de pilotes deberían aumentarse de 7 metros a 10 metros y 12 metros respectivamente Finalmente, se recomienda utilizar el método de voladura superficial para la excavación

Palabras clave: depósitos de agua pesada, métodos de extracción, pilares de carbón impermeables, hundimiento de pozo medio profundo, relleno posterior

X

Y el éxito o el fracaso.

Condiciones hidrogeológicas de 1

Las condiciones hidrogeológicas de la mina de hierro Yezhuang son complejas y el yacimiento tiene la forma de una pared colgante.

Hay dos acuíferos: uno es de piedra caliza del Ordovícico Medio. El acuífero de fisura kárstica es el techo directo del yacimiento y está conectado a una gran superficie de piedra caliza (una superficie de 122 km2). la zona montañosa del sur. El acuífero es muy rico en agua, ha desarrollado fisuras kársticas y tiene una buena permeabilidad. El coeficiente de permeabilidad k1 = 29,5 m/d, especialmente en la zona de contacto del techo en la parte norte del yacimiento, la roca está relativamente fracturada. El contenido de agua es particularmente rico. El otro acuífero es el acuífero freático de poros de grava cuaternario, que está conectado a la capa de grava del lecho del río Wenhe. El sistema cuaternario y las aguas freáticas superficiales (río Wenhe) pueden considerarse como un todo. El espesor de esta capa es generalmente de 3 a 5 m, y puede alcanzar los 10 m en la orilla del río. Es muy rica en agua y tiene un coeficiente de permeabilidad k2 = 100 ~ 300 m/d. Los dos acuíferos son complementarios porque. En el Terciario local los estratos son demasiado delgados o se deben a daños estructurales. Según los datos de las pruebas de deshidratación de 1975, el caudal diario de agua puede alcanzar entre 15 y 1,7 millones de m3.

2 Métodos de minería y problemas existentes

La mina de hierro Yezhuang se fundó en 1966 y la primera fase del proyecto se completó a finales de 1969. El método de extracción original es el método de hundimiento segmentado del pilar inferior y la escala de diseño es de 200.000 toneladas de mineral en bruto por año. Antes de su puesta en funcionamiento, durante los preparativos para la construcción, se descubrió que el flujo de agua excedía con creces la descarga diseñada, por lo que se vio obligado a cambiar a partir de 1971 a la exploración y el control del agua. Quedó en suspenso en 1980 debido a reparaciones de drenaje.

En 1986, la mina de hierro Yezhuang adoptó el método minero de impermeabilización de techos con carbón. Sobre esta base, la mina fue diseñada en 1990 para adoptar el método de llenado posterior en campo vacío en etapa de colapso por etapas, y la construcción de un sistema de llenado simple se completó en 1992. Hasta ahora, se han utilizado dos métodos de extracción en la mina de hierro Yezhuang.

El método de minería de aproximación impermeable con capa protectora superior reservada es en realidad un método de minería a pequeña escala en sitio abierto que extrae mineral mediante túneles bajo la protección de la capa protectora superior. El método de extracción del mineral es mediante túneles y el mineral extraído se rastrilla con un rastrillo eléctrico. La esencia del método de llenado posterior de campo vacío de etapa es que los bloques de mineral son verticales.

Los métodos de minería son el núcleo de las minas. Desempeñan directamente un papel decisivo en la escala de producción minera, la pérdida y dilución del mineral, la productividad laboral, los costos de minería y la seguridad, y están relacionados con los beneficios económicos integrales de las empresas.

xFecha de recepción: 2003-12-19

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Disposición de la huelga, la longitud es el espesor del yacimiento después de dejar 7 m de veta de carbón del techo, generalmente alrededor de 30 m, la sección central tiene 40 m de alto, la columna de la sala tiene 7 m de ancho, la sección tiene 10 m de alto , y la columna inferior y la columna superior tienen 6 m de altura. La plataforma de perforación YG)90 perfora roca, los orificios en forma de abanico de profundidad media arrojan el mineral y los raspadores eléctricos de fondo plano descargan el mineral.

Varios años de práctica minera han expuesto los problemas existentes en dos métodos de minería:

(1) Método de minería de túnel anti-horizontal con veta de carbón de techo reservado, rango de minería de 150 m, altura de 30 m, En la sección parcial 50 m, el yacimiento dentro de este rango ha adquirido forma de panal y su integridad ha sido destruida. Las condiciones de seguridad para la extracción de pilares de mineral residual (que representan alrededor del 70% de las reservas de mineral) son deficientes, lo que traerá muchos problemas técnicos y de seguridad a las operaciones futuras. Además, este método de extracción tiene una baja eficiencia laboral y altos costos de extracción.

(2) El método de minería de relleno de tajeos sin pilar inferior y el método de hundimiento segmentado tiene una gran capacidad de producción y una mayor eficiencia laboral que el método de minería de túneles. Sin embargo, la práctica ha demostrado que los parámetros estructurales actuales y la tecnología de extracción de los bloques de mineral no son razonables. Debido a que el ancho de la cámara de mineral y el pilar de mineral es demasiado pequeño, no favorece el mantenimiento y reciclaje del pilar de mineral después de la extracción. Además, después de conectar las juntas de protección del techo reservadas en las paredes superiores, debido a la luz excesiva, la resistencia general se reduce y son propensas a romperse y fallar, y se pierden las funciones de impermeabilización y protección del techo.

El método de minería de campo vacío y posterior cementación y relleno en la etapa de hundimiento segmentario.

Sin embargo, debido a las condiciones especiales del muro colgante rico en agua de la mina de hierro Yezhuang, este método de minería avanzado no puede limitarse al método estratigráfico, sino que debe cambiarse según las condiciones técnicas y económicas actuales. , la selección óptima son métodos de minería factibles.

(1) Optimización de parámetros de estructura de tajeos. Dado que la roca que sobresale de la mina de hierro de Yezhuang es rica en agua, no se permite el colapso del techo durante el proceso de extracción y antes del llenado. Por lo tanto, la estabilidad del tajeo es crucial y está directamente relacionada con el éxito o el fracaso del método de extracción. Para ello, se utiliza el método de simulación numérica de elementos finitos para analizar los cambios en la estabilidad del tajeo bajo diferentes parámetros estructurales. Para los yacimientos recién abiertos y los yacimientos residuales de la mina de hierro Yezhuang, la sección de cálculo se corta perpendicular a la dirección del yacimiento y se establecen cuatro modelos de cálculo. Para cada modelo computacional, la minería de yacimientos se simula en cuatro pasos. El primer paso es calcular el campo de tensiones de la roca original del yacimiento. El segundo paso es recuperar el primer cuarto de mineral; el tercer paso es cementar y llenar el cuarto de mineral, y extraer el cuarto de mineral 2 al otro lado del pilar de mineral; el cuarto paso es cementar y llenar el cuarto de mineral 2, y mina el pilar de mineral. La altura de la etapa del yacimiento recién desarrollado y del yacimiento residual es de 40 m. El tamaño de los pequeños orificios en el yacimiento residual es de 2,5 m a 3 m, y el espaciado es de 2,5 m de ancho.

Con base en las condiciones geológicas, las características de la roca mineral y los datos de llenado medidos de la mina de hierro Yezhuang, los parámetros utilizados en el cálculo se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1 Parámetros mecánicos del modelo de cálculo del relleno de roca mineral

Cuerpo de relleno de roca circundante del tipo cuerpo mineral

Módulo elástico

(Megabytes Pa )2,55 @ 1042,0 @ 104373,3

El ratio de Poisson es 0,210,220,438+0.

c (MPa)

(grados)

Resistencia a la tracción (MPa)

3 Discusión de nuevos métodos de minería

El método de minería de relleno cementado con método de hundimiento segmentado de pilar inferior se ha convertido en una de las tendencias de desarrollo de los métodos de minería de relleno en el mundo debido a su gran capacidad de producción, alta eficiencia laboral y bajo costo de minería.

El yacimiento de la mina de hierro Yezhuang tiene forma regular, gran espesor, reservas concentradas, mineral estable medio o superior y roca circundante, y un ángulo de buzamiento de 28b~40b. Estas condiciones técnicas de minería son obviamente adecuadas para el método de hundimiento de pozos profundos de gran diámetro o el método de pozos de profundidad media.

Tendencia vertical de la forma del diseño

Ángulo de inclinación del muro de base 32b

Pared colgante

Ángulo de inclinación 54b

Techo Protección

El espesor de la mina es de 7m.

Después del cálculo de simulación y la práctica de producción, los parámetros óptimos se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3.

Tabla 2 Parámetros de optimización de la estructura de tajeo del yacimiento recién abierto

Pilar del techo 5 m

Altura del escenario

Altura de la sección

La longitud del tajeo es generalmente de 8 a 66 m.

Promedio 39m.

El ancho de la sala de mina es de 10m.

El ancho de la columna es de 12m.

40~60m11~13m

Tabla 3 Parámetros de optimización de estructura de rebaje para minería de mineral residual

Tendencia vertical de la forma de diseño

Mineral cuerpo Ángulo de inclinación 37b~38b

Fila inferior 9 m

Columna superior 5 m

Espesor de la capa protectora superior

7 m

Altura del escenario

Altura de sección

El tajeo tiene 47 metros de largo.

El ancho de la sala de la mina es de 7,5 a 10 m.

El ancho del pilar es de 10 a 12 m.

25 ~ 50 metros 5,5 ~ 7 metros

(2) Factores de influencia del agua. En la actualidad, la mina de hierro Yezhuang adopta un diseño de cuadrícula de 10m@10m para proyectos de perforación en la pared colgante del yacimiento. Por un lado, se puede encontrar el límite del yacimiento y, por otro, se puede explorar e inyectar agua. Mediante la inyección, intentamos construir una cortina artificial fuera del yacimiento para desviar el agua subterránea.

Manténgase alejado del yacimiento para garantizar la seguridad del trabajo minero. Sin embargo, debido a que la validez de esta hipótesis/cortina 0 no se ha verificado completamente,

Por lo tanto, bajo la premisa de que no hay un avance importante en el plan de control de agua, el triángulo en la pared superior debe ser temporalmente retenido para garantizar que la costura superior tenga un rendimiento impermeable.

(3) Impacto de las voladuras. La voladura en el fondo de un pozo de profundidad media puede dañar fácilmente la integridad del fondo del pozo (junta de protección del techo), reduciendo en gran medida o incluso perdiendo su función de protección del techo. Por otro lado, debido a los agujeros largos y de profundidad media

(continúa en la página 37)

debido al impacto de la minería, el techo del túnel totalmente de carbón está roto y aparecerá un área de techo hueco cuando se produzca una fuga de carbón, es probable que se produzca una combustión espontánea a alta temperatura, lo que provocará incendios en el túnel una vez que el punto de alta temperatura ingrese al área de goaf. Por lo tanto, el material de protección del techo de la carretera se cambió de Beijing y Bar a una malla metálica en forma de diamante, y se colocaron tiras de tela de colores en la parte superior de la malla. La roca circundante de la carretera se selló completamente con hormigón proyectado para garantizar que el techo. La masa de carbón de la calzada minera quedó aislada del aire, impidiendo o ralentizando el proceso. El proceso de oxidación del carbón previene eficazmente los incendios en los túneles.

Cantidad de deformación.

Las principales razones de la deformación y el daño de los túneles de minería de carbón totalmente mecanizados en vetas de carbón de combustión espontánea son: la acumulación de agua en el fondo del túnel de minería causada por la extracción de pequeñas minas de carbón arriba y detrás de la roca circundante. se ablanda, el soporte básico en el túnel se perfora hasta el fondo y la resistencia del trabajo de soporte es baja. La calzada totalmente de carbón debe disponerse sobre la capa superpuesta de ganga de carbón en el piso de la veta de carbón, y se deben colocar filas dobles de columnas puntuales; al mismo tiempo, se debe utilizar un soporte completamente cerrado de hormigón proyectado en el extremo exterior de la vía minera para evitar incendios de combustión espontánea en el área vacía del techo de la vía y garantizar el uso normal de la minería; túneles. Los resultados de la investigación se promovieron e implementaron en la minería por hundimiento totalmente mecanizada de la mina de carbón Gengcun y lograron los resultados esperados.

Materiales de referencia:

[1][2]

Instituto de Tecnología Jiaozuo Yima Coal Industry Group. Investigación sobre tecnología de soporte de carreteras para la extracción de vetas de carbón de combustión espontánea [R]: Instituto de Tecnología de Jiaozuo, 2000.

Zhai Xinxian, Zhang Bangsuo, Cen Yi. Investigación sobre la tecnología de protección contra incendios con hormigón proyectado en túneles totalmente mecanizados [J] Journal of Jiaozuo Institute of Technology, 2001(5):321~323.

3 Teoría de la conclusión

La carretera cuasi minera está ubicada cerca de la veta de carbón, la roca circundante tiene una litología pobre y la minería causa una gran deformación en la carretera. Bajo la condición de veta de carbón de combustión espontánea en la mina de carbón de Gengcun, después de que el soporte de hormigón proyectado del anclaje restringe o reduce la roca circundante del túnel, se debe reservar la deformación del túnel, se debe optimizar la forma de la sección transversal del túnel, la cantidad de se debe reducir el carbón en el enjuta y se debe mejorar la resistencia general de la roca circundante (continúa de la página 20)

La cantidad de explosivo utilizado cada vez es relativamente grande y la onda de choque de la explosión se atenúa mucho. poco a lo largo del mismo medio y se propaga rápidamente, lo que fácilmente puede causar un desplazamiento excesivo de partículas del suelo de los edificios y causar daños.

Según el análisis anterior, el ancho de la sala y las columnas no puede ser demasiado pequeño. El ancho de la sala es de 10 m y el ancho de la columna es de 12 m.

Sufrir;

(2) Para los pilares triangulares que quedan en la pared superior de la casa de la mina (más gruesos que la junta de protección del techo), se utilizan para sostener el techo de la pared superior e impermeabiliza la parte de la pared inferior a minar. El mineral intermedio se extrae usando agujeros poco profundos para formar una pequeña área vacía, cortando la conexión entre el cuerpo a minar y la pared superior, y minimizando el desastre causado por vibración de voladura;

(3) Siguiente El yacimiento adopta el método de minería de llenado y cementación en sitio abierto en la etapa de hundimiento del pozo de mediana a larga. La disposición de los orificios de longitud media puede tener forma de abanico o pueden construirse orificios profundos paralelos dentro de un nivel de perforación ampliado. Controle estrictamente la cantidad máxima de carga de cada explosión/misma sección para que la energía de la explosión se distribuya uniformemente y reduzca la generación de bloques grandes y el daño al techo y los lados de la onda de choque de la explosión.

El plan de mejora anterior no solo tiene en cuenta los problemas de agua y desastres por voladuras, sino que también reduce el tiempo de trabajo del personal de construcción en el área de Goaf, aumentando en gran medida el factor de seguridad del pozo mejorado de profundidad media; El método de extracción reduce la tasa de bloques, aumenta la capacidad de producción minera, mejora la intensidad de extracción y la eficiencia de llenado (reduce el tiempo de preparación). El volumen de ingeniería y los costos de minería se reducirán considerablemente y se mejorarán los beneficios económicos de la empresa.

4 Contramedidas para mejorar los métodos de minería

Aunque la mina de hierro Yezhuang actualmente adopta el método de minería de relleno en capas ascendentes, el método de minería de relleno cementado posterior en campo abierto sin pilar inferior debe considerarse plenamente Aplicaciones específicas del método de espeleología segmentada.

Esto se debe a que, en comparación con el método de campo abierto en la etapa de hundimiento segmentado de subcolumnas y el método de minería de relleno cementado posterior, el método de minería de relleno en capas ascendentes en el método de hundimiento de pozos poco profundos tiene las siguientes deficiencias obvias:

(1) La seguridad de la construcción es deficiente. La minería y los trabajadores de la minería necesitan trabajar en el tajeo durante mucho tiempo y enfrentar la amenaza de la piedra pómez del techo en cualquier momento;

(2) La eficiencia de la producción es baja y la intensidad laboral de los trabajadores es alta;

(3) La organización de la producción es compleja, especialmente el trabajo de preparación del relleno se ha más que duplicado;

(4) La cantidad de trabajo es grande.

De acuerdo con las condiciones hidrogeológicas, el método de extracción de relleno en capas ascendentes utilizado actualmente en la mina de hierro Yezhuang debe mejorarse de la siguiente manera:

(1) En la parte superior de cada unidad minera (sala) (Establezca un nivel de llenado debajo de la costura del techo reservada. Antes de regresar a la sala de excavación, ábrala completamente de acuerdo con la altura del túnel y el ancho de la habitación, y luego use pulverización de anclaje para tratar el techo y asegurarse de que esté plano y no hay piedra pómez escondida.

5 Conclusión

Ningún método de minería es estático. A medida que avance la producción, surgirán más situaciones y problemas nuevos, lo que también impondrá mayores exigencias a los trabajadores mineros. Pero mientras sigamos métodos científicos y busquemos la verdad en los hechos, definitivamente podremos encontrarla en las cambiantes prácticas de producción.

Este método de minería es el más adecuado para las condiciones técnicas, económicas y de depósito minerales actuales, y ha creado mejores beneficios económicos para la empresa.