高官营铁矿尾砂胶结充填回归分析.pdf

S e r i a l No 5 l 3 一J a n u a r y Q 里 现代矿业 MORDEN MI NI NG 总 第 5 1 3期 高官营铁矿尾砂胶结充填 回归分析 郭志凌 甘德清 河北联合 大学研 究生院 摘 要 不同赋存状况的矿体采用不同的充填采矿法 不 同充填采矿法的充填体在采场 中所 起的力学作用也不同 因此所需充填体 强度也不一致 通过试验 对影响充填体强度的各 因素进行 回归分析 得到影响充填体强度各因素的主次性及不 同充填采矿法的充填体强度 关键词 回归正交组合设计胶结充填尾砂充填体强度 高官营铁矿 区位于河北省滦县新城南 5 k m 滦 县滦州镇境 内 矿 区地表为农 田 设计确定矿山采 用尾砂胶结充填采矿法 该矿床共有 3条矿体 厚 度为 6 2 0 m 最大厚度 4 4 3 5 m 为保证井下作业 安全 设计从控制 回采单元 的上盘及顶板暴露面积 出发 针对不同厚度矿体分别采用点柱充填法 上 向 水平分层垂直进路充填法和上 向水 平分层充填法 3 种 回采充填工艺 B r a d y和 B r o w n认为 充填体对围岩的支撑作用 可能同时有几种 对卸载岩块 的滑移趋势提供 侧限压力 支撑破碎岩体和原生碎裂岩体 抵抗 采场围岩的闭合 高官营铁矿采用多种充填采矿方 法 不同充填采矿法 的充填体在维护采场 稳定所起 的支护作用不同 根据经济合理原则和维护采场稳 定的要求 不 同充填采矿法 的充填体应采用不同的 强度 因此需要采用 回归正交组合试验设计 考察 适用范 围内影响充填体强度的各个 因素与充填体强 度的关系 1 试 验设计 1 1 试验材料 试验 因素 高官营铁矿选矿厂年产干尾矿 6 8 5万 t 其 中 粗尾砂 3 8 1 6万 t 细尾砂 3 0 2 4万 t 设计采用选厂 产出的尾砂作为充填骨料 胶结剂用普通硅 酸盐水 泥 影响充填体强度的因素有 灰砂 比 养护时间 充填材料颗粒级配 料浆浓度和养护温湿度等 试 验变量设计为灰砂 比 充填骨料 中细尾砂含量和料 浆浓度 以考察影响胶结充填体强度各因素的主次 性 影响程度及其规律 1 2 回归正交试验设计 试验采用三元二次 回归正交组合设计 试验 郭志凌 1 9 8 5 一 硕士研 究生 0 6 3 0 0 9河北省 唐山市 新华西 道 4 6号 7 0 选定 因素 1 灰砂 比范 围为 1 1 2 1 4 因素 2 细尾矿砂在试验尾砂中含量百分 比范围为 0 4 4 因素 3 选定浓度范围为 6 8 7 6 充填 强度考察时间分别 为 7 d和 2 8 d 养护温度根据高 官营铁矿井下测量温度设计为 1 8 2 试验采 用 3因素全实施 回归正交组合设计 计算可知其星 号臂长度为 1 2 1 5 回归正交组合设计试验方案表 见表 1 表 1 实验方 案表 2 试验数 据处理与分析 共进 行 1 5组 试 验 试 验 浇 注 7 0 7 mm 7 0 7 m m 7 0 7 m m试块 9块 其 中6块测试 3块备 用 采用济南新时代试金 WA W2 0 0 0微机控制电液 伺服万能试验机进行单轴抗压强度测试 记录数据 2 1 强度计算 单轴抗压强度计算 计算结果见表 2 Y 与 1 n 式中 Y为单轴抗压强度 MP a p为单轴抗压力 k N 郭志凌甘德清 高官营铁矿尾砂胶结充填回归分析 2 0 1 2年 1月第 1 期 表2 单轴抗压强度表 MP a 试验号 7 d 2 9 5 1 5 8 2 9 9 1 51 0 8 1 0 4 3 0 8 8 0 4 2 1 91 0 4 7 1 3 5 1 1 5 1 2 8 0 6 5 0 9 9 o为试块棱长 m 2 2 二次 回归分析 设因素 1 为 因素2为 因素 3为 根据 二次 回归试验设计 对试验 因素进行 规范化 和中心 化 一次项规范变量为 z 二次项 中心化变量为 z 一次项规 范变量为 z 二次项 中心化 变量为 z 一次项规 范变量为 z 二 次项 中心 化变量 为 一 次项规范化 和二次项中心化公式如下 z 1 4 5 8 一2 4 31 1 2 一 一 一 厶 2 5 5 2 5 1 2 1 55 2 5 X 2 1 2 1 5 3一 2 一 一 z 3 3 0 3 9 5 3 2 1 8 8 4 4 2 2 1 2 5 7 6 x 一7 0 8 5 9 x 1 5 1 7 5 5 z 2 一 1 砉 2 3 0 5 2 6 x 一1 3 4 2 6 x 2 0 7 4 6 6 z z 2 一 1 砉 2 9 2 3 8 5 6 x 一1 3 3 0 3 2 8 x 3 4 7 8 1 7 9 7 因灰砂 比 料浆浓度和细砂含量三 因素之间无 交互作用 因此设二次 回归方程为 Y b l l 6 2 b 3 Z 3 b z b 2 2 z 6 3 3 8 通过 回归模型计算 得 7 d和 2 8 d回归系数 见 表 3 表 3 回归系数表 把求得的回归系数代人式 8 然后回代规范 化和中心化变量 可得 7 d单轴抗压强度 Y 2 8 d单 轴抗压强度 y 与灰砂 比 细砂在砂 中含量及料浆浓 度的回归函数如下 y 31 4 43 6 78 4x 一 3 2 8 5x 一9 6 9 9 x 5 2 7 1 9 x 7 3 5 7 x 7 5 7 5 6 x 9 Y 2 8 79 4 21 8 1 1 1 6 x 2 2 40 6 5 x 3 3 1 6 7 x 一2 8 1 1 8 1 0 8 x 1 0 2 3 偏 回归系数的显著性检验 由回归正交组合设计 中显著性检验计算可得 7 龄期和 2 8龄期单轴抗压强度方差分析 见表 4 表 4 方差分析表 F o 1 o 1 5 4 0 6 F o o 5 1 5 6 6 1 由显著性检验可知 只有灰砂比 的F F 1 5 4 0 6 对充填强度具有 显著影响 各 因素 对充填强度影 响大小的顺序为灰砂 比 料浆浓度 细 砂在砂 中的含量 3充填强度及各因素参数确定 3 1 人工矿柱 因点柱充填采矿法充填体起 着独立矿柱 的作 用 可以用经验公式 和高官 营采场参数确定其强 度 计算如下 H 2 0 式中 日为胶结充填体人工矿柱 的高度 m 为胶 结充填体的设计强度 MP a a为经验系数 建议充填 体高度小于5 0 m时 0 6 0 0 充填体高度大于1 0 0 m 时 口 1 0 0 0 高官 营铁 矿矿块 沿走 向布置 矿 块长度 8 0 1 0 0 m 垂高 5 0 6 0 m 垂高按 5 0 m计算 得点柱 法胶结充填体的设计强度为 1 6 M P a 由经验可知 充填体 2 8 d 强度一般为最终强度的一半左右 而充 填安全系数一般取 1 5 3 所以可以取2 8 d 强度为 1 6 MPa 3 2 水平分层充填法和水平分层垂直进路充填法 水平分层充填法和水平分层垂直进路充填法 采矿循环期一般取 7 d 充填体养护7 d 后能上人和 凿 岩机 据矿 山实 际要求 最低 强度 下转第7 5 页 71 一 H 2 4 3 5 3 1 O l 0 4 1 2 2 3 l 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 O 1 2 3 4 5 黄建鑫 水银 洞金矿水下矿体的开采 2 0 1 2年 1月第 1期 式 中 h 为保 护层 厚度 因井下地 质与开采 的复杂 性 硬岩性脆容易开裂等特点 取值 2 0 I13 按 以上公式 对水银洞金矿各矿段安全开采深 度进行 了计算 结果见表 1 表 1 水银洞金矿各 矿段安全开采深度 I n 根据计算结果 最大安全开采深度在 2 3线位置 最上一层矿体距富含水层的距离需大于 6 3 4 8 m 否 则需留设安全矿岩柱 由水银洞金矿 中矿段地质资 料可知 富含水层长兴组与最上一层主矿体的垂直距 离为 1 3 0 1 5 0 m 满足安全开采深度要求 2富含水层下采矿的安全措施 水银洞金矿中各矿段矿体虽然满足安全开采深 度要求 但该矿床水文地质条件复杂 岩溶发育 为 保证井下生产安全 必须采取经常性的防水安全措 施 坚持先探后采 把水文 工程地质勘探 清楚后 再进行采矿 局部水文地质条件复杂的地方可打超 前钻孔 加强水文地质观测工作 实时监测井下水 位 水量和水 质变化 定 期分析其对井下 开采 的影 响 保证充填质量 严格按设计要求的配 比和浓度 制浆 做好充填接顶工作 3 结论 水银洞金矿中各矿段含矿岩层上部存在有富水 性强的岩溶含水层 生产过程 中需避免采矿引起 的 冒落带和导水裂隙带与该含水层相通 避免岩溶水 充人矿坑 经计算 富含水层 至最上一层主矿体 的 垂直距离大于各勘探线采矿安全开采深度 满足安 全开采要求 因此 只要在生产过程 中做好 相应 的 预防措施 保证充填接顶质量 坚持正规作业 水银 洞金矿中各矿段矿体可以实现安全开采 收稿 日期 2 0 1 1 1 1 一 D 4 上接第 6 9页 本和精矿价格在正负 1 0 的范 围变 动 时 项 目 内 部 收 益 率 波 动 在 一3 0 8 5 5 9 1 9 5 表明该方案的经济效果受精矿价格 的影 响较大 另外 其盈 亏平衡点 的生产能力利 用率 为 8 6 4 4 具备一定 的抗风险能力 因此 该方案在 经济上是可行的 4 结语 通过技 术经 济分 析 境界 外 驻 留矿 体采 用铁 路一公路联合开拓运输方案在经济上是可行 的 合 理的 并且该方案能充分的与矿 山原有的固定和移 动设施进行耦合 参考文献 1 李 宝祥 金 属 矿床 露 天 开 采 M 北 京 冶 金 工 业 出版 社 1 9 9 2 2 陈建宏 古德 生 矿 业经 济 学 M 长 沙 中南 大 学 出版社 2 0 0 7 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 1 3 上接第 7 1页 为 1 MP a 虽浓度对充填体强度影响不显著 但充填体井 下脱水既提高了排水负担又污染巷道 因此 根据经 济合理原则和 自流充填最大可用浓度 将点柱法充 填强度和水平分层充填法所需强度分别回代入 2 8 d 和 7 d单轴抗压强度 回归函数 可得各个 因素 的大 小 根据计算 点柱法 建议充填各因素确定为 灰砂比1 7 6 全尾砂和料浆浓度7 2 水平分层 充填法 建议充填各因素确定为 灰砂比1 6 8 全尾 砂和料浆浓度 7 2 4 结 论 1 高官营铁矿从控制回采单元的上盘及顶板 暴露面积 出发 针对矿体不同的厚度 采用 3种不同 的回采充填工艺及充填体参数 2 在试验设计范 围内 灰砂 比对充填体强度 影响显著 浓度对充填体强度的影响较小 而细砂在 尾砂 中含量对充填体强度的影响很小 几可忽略 参考文献 1 B r a d y B H G