基于修正Mathews稳定图法与FLAC^(3D)的阿舍勒铜矿深部回采方案优化研究

随着新疆阿舍勒铜矿采深逐渐增加,矿山深部岩体愈加破碎,采场稳定性难以得到保障。为了确保深部矿床安全、高效开采,需要在工程地质调查和岩石力学参数试验的基础上,对采场结构参数与回采顺序进行优化。使用修正Mathews稳定图法,对+150 m中段采场顶板和边帮开展稳定性分析,分析结果表明:当中段高度为50 m,采场长度为矿体厚度的情况下,只需控制采场宽度小于12 m即可保证采场顶板和上盘围岩总是处于无支护稳定区,满足采场安全生产要求。为了确定采场的合理回采顺序,使用FLAC^(3D)有限元模拟软件分别对4种不同回采顺序进行了模拟分析,对比了不同回采顺序下采场的应力、位移、塑性区,最终确定最优回采方案为从矿体南端向北端依次回采。研究结果可为阿舍勒铜矿回采设计提供依据,并能为国内同类矿山的回采设计提供参考。

基于Mathews稳定图法的采场暴露面积确定

采场暴露面积的确定直接影响采场结构参数的合理布置,采用阶段空场嗣后充填采矿法时,需要同时讨论采场顶板和充填体侧帮的暴露面积。采用Mathews稳定图法对采场的暴露面积进行了计算,并且与国内外相似的矿山进行比较,最终确定了采场的合理暴露面积,为确保矿山安全生产提供参考。

采场结构参数优化的Mathews稳定图法

由于开采技术优化和开采设备的更新,九仗沟金矿开采过程中出现矿房设计过于保守、开采成本过高等问题。针对九仗沟金矿破碎带内矿体开采的相关问题,进行地下矿岩地质信息的编录,调查统计出Mathews稳定图法所需要的参数。根据这些参数,应用Mathews稳定图法中稳定系数的计算方法计算出每个矿房的稳定系数,然后通过矿房稳定系数在Mathews稳定图上计算出每个矿房的水力半径值和极限跨度。研究结果表明:矿房的极限跨度为7.5m。为保证安全生产,实际生产中矿房跨度应该控制在7.5m以下。

Mathews稳定图法在确定矿山采场暴露面积中的应用

Mathews稳定图方法是一种相对简单且基于实践的岩石分类系统,利用该方法可以科学合理的测算出矿体顶板的稳定暴露面积以及围岩的稳定暴露面积,为矿山合理布置采场提供理论参数。

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m2;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为:采场宽度范围为7~8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4~12 m,回采方式为同时回采。

基于修正Mathews图表法与FLAC^(3D)对某金矿回采方案的优化研究

本文采用修正Mathews稳定图表法和FLAC^(3D)数值模拟软件相结合的方法,对某金矿深部采场布置形式和结构参数进行了优化研究,根据采矿方法和矿体形态设计五种可行的优化方案,根据图表和数值模拟分析结果确定五种方案中合理的矿房矿柱尺寸和布置方式,保证了在安全生产条件下较高的回采效率,对类似矿山设计和生产工作有一定的参考价值。

修正Mathews图表法在九仗沟金矿的应用

岩体稳定分级系统经过长期的发展,已经发展出很多不同的体系。Mathews图表法作为NGI评价系统的延伸方法,在国外已经有相当广泛的应用和深入的研究,国内对Mathews方法的应用还处在初级阶段。采用原Mathews方法和修正后的Mathews方法对九仗沟金矿的岩体稳定性进行了评价,对比两种分析结果。与原Mathews法相比,经过参数修正后的Mathews方法更为准确。

某铜矿浅孔留矿嗣后充填法采场结构参数优化

某铜矿经过多年开采,采场结构参数未及时改进,导致矿山生过程中存在安全性差、开采效率低等问题。为了保证矿山采空区安全稳定,合理提升生产效益,通过拓展Mathews稳定图法及数值模拟对采场结构参数进行优化。结果表明:利用拓展Mathews稳定图法确定采场顶板稳定性水力半径为4.4 m,采场边帮稳定性水力半径为10.0 m。结合位移、塑性区云图,在间柱宽度为10 m时,内部塑性区存在连通现象,不利于采场长期稳定,间柱宽度应在12 m以上。采场长度为40 m、边帮高度为40 m时,建议采场宽度为10 m,间柱宽度为12 m。

缓倾斜中厚磷矿条带嗣后充填采矿法采场结构参数优选研究

四川某缓倾斜中厚磷矿Ⅱ号矿层中部发育有一层稳定的夹层,为解决矿山安全、高效回采面临的困难,拟推荐采用条带嗣后充填采矿法,优化研究出经济合理的采场结构参数。通过Mathews稳定图法,以95%稳定概率为目标对采场结构参数进行分析,基于分析结果,采用FLAC3D数值模拟软件对采场中矿房、矿柱宽度分别为5 m、10 m、15 m的5种组合工况进行采场结构稳定性分析。结果表明:盘区矿柱位移量、最大应力随采场宽度的增加呈增大趋势,且回采扰动对夹层影响显著;当采场长度在60~80 m时,95%稳定概率的采场宽度为10~14 m,暴露面积在620~1 100 m^(2);当采场矿房宽度大于矿柱宽度时,更有利于采场稳定。综合Mathews稳定图法与FLAC3D数值模拟结果,结合采场免压拱发育过程,推荐采场长度在60~80 m,矿房宽度为10~14 m,矿柱宽度为8~10 m。

红透山铜锌矿-877 m采场稳定性分析试验研究

通过矿岩力学强度测试和工程地质调查对红透山铜锌矿-877 m试验采场稳定性开展研究,重点分析矿岩质量评价结果和采场顶板水力半径计算结果。研究结果表明:RMR法和Q法对矿岩质量评价均为好;通过Mathews稳定图法计算得出矿石稳定区的临界水力半径为6.9 m;当单个采区顶板矿石跨度不超过15 m时,矿石水力半径小于6.9 m;当盘区顶板矿石跨度不超过14 m时,矿石水力半径小于6.9 m,此时采场处于稳定状态,不需支护。

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。

基于Mathews和FLAC^(3D)的采场结构参数优化研究

以攀西某地下矿山为例,基于Mathews稳定图法和经验类比法估算采场暴露面积,推荐采场顶板允许暴露面积为800~1200 m^(2),矿体侧帮允许暴露面积为4000~5000 m^(2)。基于FLAC^(3D)数值模拟分析优化采场结构参数,结果表明,随采场长度和阶段高度增大,采场周围的最大拉应力、最大压应力和最大剪应力都呈增加趋势。结合矿山现有开拓系统,推荐攀西某地下矿山阶段高度为60 m,采场长度为60 m。

某铜多金属矿采空区稳定性综合评价及治理方案研究

针对湖南某铜多金属矿存在的采空区规模大、安全隐患大的问题,开展采空区稳定性综合评价及治理方案研究。通过试验与理论分析相结合的方法获得矿山岩体力学参数与岩体质量分级结果,并在此基础上,结合现场调查、岩体分级法、Mathews稳定图法、数值模拟分析等手段对矿山采空区稳定性进行综合评价,并给出合理的采空区治理方案,为矿山安全、稳定、高效生产奠定理论基础。

Mathews稳定图法在萨热克铜矿小矿体进路开采中的应用

采场结构参数对上向进路采矿法的采场安全起到至关重要的作用。以萨热克铜矿小矿体为研究对象,采用Mathews稳定图法与工程地质调查相结合的方法,对进路结构参数进行优化。研究表明:该矿的小矿体平均节理间距为0.90m,平均节理密度为1.12条/m;节理裂隙产状较为集中,具有明显优势方位,倾角多在20°以内,对采矿工程的稳定性较为不利;该矿体的理论稳定数N=10.94,采场极限形状系数S=3,当采矿进路长度为80 m时,进路的理论极限跨度为6.49m。最终得出结论:为确保采场稳定性,萨热克铜矿小矿体上向进路设计极限宽度取6.0m。

瓮福磷矿大塘矿阶段空场嗣后充填采场结构参数设计

大直径深孔阶段空场嗣后充填法是开采倾斜极厚矿体安全有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以瓮福磷矿白岩矿区大塘矿为工程背景,采用Mathews稳定图法确定了一步骤采场结构参数,基于“隔一采一”的回采方案,利用数值软件FLAC^(3D)研究了采场稳定性。结果表明,一步骤和二步骤采场结构参数均为45 m×15 m×30 m条件下,充填体及周围矿房均未达到其临界破坏强度,采场结构参数合理。研究结果为倾斜极厚矿体的安全回采提供了理论支撑。

李家沟矿区超前开采安全技术要素分析

由于被迫在覆盖岩下放矿和矿体中夹石的大量存在,厂坝铅锌矿李家沟矿区出矿品位持续低迷;矿区902 m中段矿体品位高且赋存完整,超前回采该区域富矿可有效提升李家沟矿区出矿品位。根据902 m中段工程地质和矿体赋存特征,运用Mathews稳定图法,优化了采场极限暴露面积和结构参数。在对采空区塌陷大面积连锁冒落效应致灾机理分析的基础上,建立了地下开挖工程围岩系统的协同承载作用突变模型,分析了超前开采区域矿柱和顶板的稳定性,并提出了采空区嗣后充填和建立地监监测系统的安全措施。实践结果表明:结合Mathews稳定图法和有限元软件分析,可以实现数据的相互验证和决策,为李家沟矿区902 m中段超前回采提供安全保障。

缓倾斜薄矿体采场极限暴露面积与参数优化

针对大厂铜坑矿锌铜矿体的工程地质条件和缓倾斜薄矿体的赋存特征，运用Mathew稳定图法及正交数值模拟的研究方法，获得了极限暴露面积下的力学特征规律，综合确定了采场的极限暴露面积。结果显示，保障矿山采场稳定的条件下，在采场长度为30m和40m时，Mathew稳定图法得出最大暴露面积分别为924．32m2和980．64m2；数值模拟计算的极限暴露面积介于900～1000m2；为实现矿山开采的安全，确定锌铜矿采场极限暴露面积为900m2。研究结果表明，通过两种方法，可以实现数据的相互验证和决策，能够在保障矿山采场安全开采条件下合理确定矿山的极限暴露面积。

五立铁矿采场结构优化数值模拟

合理的采场结构参数是实现矿山安全高效开采的重要前提。针对五立铁矿的矿岩条件,设计采用阶段空场嗣后充填法开采围岩稳固的厚大矿体。以此为工程背景,采用Mathews稳定图法与FLAC^(3D)数值模拟相结合的方法对采场结构参数进行优化研究。首先利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,计算得出采场临界跨度为22m;然后通过改变采场跨度,借助FLAC^(3D)数值模拟软件进行优化分析,得出16 m和18 m的矿房跨度下,矿房可以保持稳定,因此建议矿房跨度小于18 m。

基于Mathews稳定图等方法的多角度采空区群稳定性分析评价

红岭铅锌矿3中段以上矿房全部采空,遗留大量采空区,危险性非常高,为保证后续回采活动的安全,必须进行采空区群的稳定性分析。首先利用先进数字摄影测量技术,大规模获取岩体结构面参数,从工程岩体地质角度(BQ,RMR)进行岩体稳定性的初步评价;其次建立结构面三维离散裂隙网络模型,从三维数值模拟角度研究围岩的切割破碎程度;再者应用Mathews稳定图方法,从工程经验角度进行上盘围岩稳定性的研究。研究将常规地质方法、数值模拟和工程经验方法相结合,层层递进,多角度准确、全面地获得了复杂采空区群的稳定性分析结果,以及不同岩性围岩所对应的稳定和破坏区域,研究结果对于指导矿山安全回采具有重要意义。

采场结构参数优化与验证

合理设置采场结构参数是矿山企业需解决的技术难题。以大新锰矿西北采区+340 m中段的采矿工程为背景,采用Mathew图法验核现有采场设计参数的合理性,优化了采场结构参数。研究结果为:1矿山矿柱尺寸选取合理,能够保证开采安全;2矿块斜长为60 m时,Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿的矿房沿走向的极限宽度理论计算值分别为13.5,10.8 m;建议在今后采矿设计中矿房宽度取9 m;3合理布置西北采区Ⅱ、Ⅲ矿矿柱与Ⅰ矿矿房采空区位置,使之达到上下对应,减少矿柱不合理布置带来的安全隐患。