采矿工程
破碎矿体开采的金属矿山
根据富矿体产状、稳定性与采动地压破坏情况，提出了分段诱导冒落法、与空场—诱导冒落组合法二种新型开采方法，以及改进支护形式的无底柱分段崩落法新型开采方案，较好地适应了弓长岭井下矿深部富矿体采动压力，可实现富矿的安全高效开采，很好地解决了弓长岭富矿资源开发利用的关键工艺技术。
通过对富矿巷道破坏形式的调查，归纳出五种巷道破坏的形式，并借助相似材料实验，分析了富矿体巷道变形与破坏的机理，提出用半圆拱巷道断面取代原来三心拱形状断面，并结合采掘设备选择，将巷道断面尺寸确定为宽×高=3.4m×3.0m，提出强化两帮支护的喷锚网支护形式，并基于RG监测图像揭示的层状裂隙岩体的软硬互层厚度参数确定支护锚杆长度。这些改进技术，显著增强了富矿采准工程的稳定性。
提出一种新型分段诱导冒落采矿法，利用诱导工程的回采空间，同时控制矿体与围岩的暴露面积，破坏围岩形成的支撑拱脚，诱导上部矿体自然冒落。该法不仅适用于急倾斜中厚以上破碎矿体，而且适合于矿岩破碎的急倾斜薄矿体。
提出空场—诱导冒落组合法开采方案，用分段凿岩、阶段出矿的空场法回采下盘侧矿体，利用回采空间诱导上盘侧与顶住矿层自然冒落。该法适用于上盘围岩破碎、矿体中等稳固的急倾斜中厚以上矿体，有效解决了该类矿体沿脉巷道地压破坏与矿石损失贫化控制难题。
提出层状裂隙岩体支护锚杆长度的确定方法，利用RG井下电视系统钻孔摄像图片分析确定围岩完整层与裂隙层的厚度，根据巷道围岩完整层与裂隙层的厚度，计算确定支护锚杆的合适长度，这一方法用于弓长岭铁矿井下矿，降低支护成本与改善支护效果成效显著。
提出破碎围岩巷道断面形状的确定方法。通过统计分析现场破碎围岩巷道的破坏过程与冒顶形状、以及实验研究冒顶的机理，提出拟合冒顶后形状的破碎围岩巷道断面形状的确定方法，显著提高了巷道的稳定性。
确定围岩完整层与裂隙层厚度—确定支护锚杆长度—用锚喷网改进支护形式—支护方式改进无底柱分段崩落法。
同一矿块上下分段同时回采—利用回采空间诱导冒落—控制矿体与围岩的暴露面积—双分段同步回采诱导冒落采矿法。
分段凿岩阶段出矿回采下盘矿体—利用回采空间诱导上盘侧与顶柱冒落—空场—诱导冒落组合法开采；巷道断面形状优化。
提出双分段同步回采诱导冒落采矿法，利用诱导工程的回采空间，诱导上部矿体自然冒落。
提出空场—诱导冒落组合法开采方案，用分段凿岩、阶段出矿的空场法回采下盘侧矿体，利用回采空间诱导上盘侧与顶住矿层自然冒落。
提出层状裂隙岩体支护锚杆长度的确定方法，根据巷道围岩完整层与裂隙层的厚度，计算确定支护锚杆的合适长度，降低成本与改善支护效果。
提出拟合冒顶后形状的破碎围岩巷道断面形状的确定方法，显著提高了巷道的稳定性。
弓长岭富矿安全高效开采技术是东北大学三律（地压活动规律、岩体冒落规律与散体流动规律）适应性高效开采理论的应用于弓长岭铁矿的产物。东北大学的三律适应性理论是近年采矿工艺理论研究的突破性新进展，本项目提出的分段诱导冒落法、双分段同步回采诱导冒落法和空场-诱导冒落组合法，属于采矿工艺新理论的物化结果，在国内外都是领先的。
此外，采用相似材料实验模拟巷道冒落破坏机理和提出的层状裂隙岩体支护锚杆长度的确定方法及巷道断面优化方法在国内同类矿山都是国内领先的，该成果的突出优点体现在节能与高效，节省大量的落矿与支护费用，同时大量提高产能，本项目研究的采矿方法及支护方面的新技术节省了能耗，同时大幅度地提高了生产效率。
该项目应用于弓长岭中央区深部破碎富矿资源的开采，使得富矿资源有效回收。
双分段同步回采诱导冒落法采准工程已经施工完毕，-280 36m分段与-280 24m分段同步回采，利用2个分段回采的空间诱导上部矿岩自然冒落。-280 36m分段只爆破不出矿，在-280 24m分段回采中放出崩落矿石。根据矿石回采与放出条件分析，该方案矿石回采率可达80%，贫化率可控制在18%左右。
现有无底柱分段崩落法支护方式改为喷锚网支护方式，采用分段诱导冒落法、双分段同步回采诱导冒落法、改进支护形式的无底柱分段崩落法与空场—诱导冒落组合法三种开采方法开采富裕矿体，每年创效1262.78万元。
本项目研究成果适用于节理裂隙发育的破碎矿体的开采领域。该项目解决了弓长岭井下铁矿破碎富矿体开采难题，通过合理支护，改善了开采环境，保证了广大职工作业安全，提高了破碎富矿体回采率。而富矿资源是弓长岭井下铁矿的资源优势。尤其在目前经济形势下，平炉富矿安全高效已成为井下铁矿生存与发展的重要保障，只有做好平炉富矿开采工作，才能保证井下矿生产经济效益，保证广大职工的正常生活，因此该项目推广应用的社会效益巨大。此外，该项目从回采工艺到采场地压控制，解决了破碎难采矿体安全高效开采的关键技术，在国内外类似矿山具有广阔应用前景。
取得专利6项
来源：中国冶金矿山企业协会
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