不同碎裂程度岩体三轴压缩力学特性及破坏特征

深部开采条件下地质条件劣化,破碎岩体很容易出现大变形破坏问题。本文利用3DEC软件中离散断裂网络(DFN),建立考虑地下深部不同碎裂程度的合成岩体(SRM)模型,开展了围压加载条件下高应力碎裂岩体的力学特性研究,建立了岩体完整性系数与抗压强度和弹性模量关系式。试验结果表明:碎裂程度较大的岩体,在单轴压缩试验中表现出较强的延性破坏特征;同一碎裂程度岩体随加载围压增大,围岩应力—应变曲线在屈服阶段的抗压强度和塑性变形显著增大,峰后应力跌落幅度变缓;岩体内部微裂隙最先萌生于节理面端部及其交汇部位,节理数量越大裂纹发展、贯通越快;高围压加载时,岩石模型试样破坏模式由张拉破坏向剪切滑移破坏转变。碎裂岩体破坏特征和其碎裂程度与应力加载环境紧密相关,是工程施工与设计的重要参考依据。

基于数值模拟的采场结构参数与充填强度匹配性研究

针对新田岭钨矿区厚大矿体的赋存特征,利用FLAC3D数值模拟软件,分析了矿房宽度、矿柱宽度、底板充填体厚度、矿房充填体强度、底板充填体强度等对开采后围岩顶板沉降位移的影响。结果表明:一步骤回采矿房时,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大;二步骤回采矿柱时,矿房宽度及矿房充填体强度对顶板沉降变形的影响较大;下部中段回采时,底板充填体强度、矿房宽度以及矿柱宽度对顶板沉降变形的影响较大。综合上述3个研究结果,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大,其次是充填体强度,顶板沉降变形与矿房宽度呈正相关关系,而与充填体强度呈负相关关系。

新田岭钨矿区低品位厚大矿体开采试验研究

针对新田岭钨矿区低品位厚大矿体的赋存特征,开展采矿方法试验研究。选定307矿体的N12-1试验矿块,充分利用矿山已有工程条件,确定了采用大直径深孔阶段空场采矿法进行试验,试验采场爆破的炸药单耗为0.44 kg/t,崩矿量为17.73 t/m,损失率为15%,贫化率为10%,采切比为40.48 m3/kt,不包含采切费用的采矿作业成本为16.6元/t。大直径深孔阶段空场采矿法相较于矿山现采用分段凿岩阶段空场采矿法具有爆破次数少、自由面利用率高、一次爆破落矿量大、采场生产能力大等优势。

粗骨料膏体低温流变性能及回归模型

以金川某矿全尾砂、废石和棒磨砂为实验材料,采用全面实验设计法,研究温度、尾骨比(全尾砂、废石和棒磨砂质量比)和静置时间对全尾砂粗骨料膏体流变特性的影响规律,并构建关于温度、尾骨比和静置时间的流变特性回归模型。研究结果表明:全尾砂粗骨料膏体流变曲线符合H-B模型;屈服应力随温度降低而增加,随静置时间延长和全尾砂质量分数增多而增加;H-B黏度随温度的变化受尾骨比影响,当尾骨比分别为5.0:2.5:2.5和6.0:2.0:2.0时,H-B黏度随温度升高而逐渐降低;当尾骨比分别为7.0:1.5:1.5和8.0:1.0:1.0时,H-B黏度随温度升高先上升后下降;流动指数受温度、尾骨比和静置时间影响不大;在尾骨比分别为7.0:1.5:1.5和8.0:1.0:1.0条件下,随着温度升高,全尾砂粗骨料膏体由屈服假塑性体转为宾汉姆流体再转为屈服膨胀体;回归模型表明屈服应力与温度、静置时间和骨料比(细骨料与粗骨料质量比)分别呈负指数函数、二次函数和幂函数关系;H-B黏度及流动指数随骨料比不同,均为分段函数;影响屈服应力、H-B黏度和流动指数的因素权重由大到小依次为骨料比、温度和静置时间。

黄沙坪矿区阶段空场嗣后充填法采场结构参数研究

针对黄沙坪矿区厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿法采场结构参数的选择,利用FLAC^(3D)数值模拟软件进行试验模拟。通过对数值模拟结果进行分析,阐明了各影响因素与采场稳定性之间的关系,得出对采场稳定性影响程度的排序为:矿房长度>间柱宽度>顶柱厚度,以此进行采场结构参数优化。结果表明,矿房长度为50 m,间柱宽度为8 m,顶柱厚度为5 m是该矿山的最优采场结构参数。

某露天矿边坡稳定性分析

为分析某露天矿采场边坡所选参数是否合理,选择露天采场4个典型的边坡剖面,选取合理的岩石力学参数,采用Geo-Slope软件建模分析,分别模拟边坡在自重+地下水、自重+地下水+地震力作用下的滑移破坏过程,基于极限平衡原理,采用Morgenstern-Price法计算,结果表明,所选边坡的安全系数均满足规范要求值,证明该露天矿所设计的边坡参数是合理的。结合矿山实际,进一步提出了边坡维护治理措施。

双堑沟底部结构上向水平分层充填法在厚大矿体中的应用

镜铁山桦树沟铜矿区采用单堑沟分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体,存在生产能力低,矿石损失率高等问题。因此,结合现场生产现状和矿体开采条件,对目前应用的采矿方法进行优化设计,将单堑沟改为双堑沟结构,并在现场进行工业试验。现场应用结果表明,与原单堑沟分段凿岩阶段空场嗣后充填法相比,优化后的双堑沟分段凿岩阶段空场嗣后充填法可提高采场生产能力25%,矿石损失率降低了2.59%,出矿成本下降了33%,获得了良好的技术经济指标。

高寒地区边坡支护参数设计研究

针对高寒地区露天边坡预应力锚索支护参数的设计,采用响应曲面法设计试验,并利用GeoStudio软件中Slope模块进行模拟试验。试验验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小。以边坡安全系数建立了单目标非线性规划模型,对镜铁山矿桦树沟矿区进行锚索桩板墙中预应力锚索参数选择。结果表明,该矿山的最优预应力锚索支护参数为:锚索水平面夹角为20°、锚索锚固段长度为10 m,锚索预应力为360 kN,并对上述参数进行模拟计算,得到选取的支护参数的安全系数可满足规程要求。

复杂条件下急倾斜中厚矿体安全高效采矿方法研究

针对荡坪钨业传统采矿工艺生产能力低、劳动效率低、安全条件差、劳动强度高等问题,为寻求适合急倾斜中厚矿体安全高效回采的方法,在大直径深孔采矿工艺的基础上提出了中直径深孔采矿工艺,并选择复杂条件下的代表性矿块开展工业试验。试验结果表明:与分段空场法相比,中直径深孔阶段空场采矿法矿块生产能力翻番、采矿成本下降15.47%、炸药单耗降低11.76%、损失率降低了9.9个百分点,创造了良好的经济效益和社会效益,对中小型矿山具有重要的推广意义。

基于模糊数学的双指标充填配比质量评价方法研究

针对矿山现场尾砂充填材料配比试验研究,单一指标往往难以精准地评价充填质量,而流动性能及强度性能相结合可获得较为可靠的充填质量评价结果。因此,研究提出了一种基于模糊数学的双指标充填配比质量评价方法,对全尾砂充填进行全面试验,以养护时间、料浆浓度及灰砂比为变量,将全尾砂试块单轴抗压强度及塌落度作为监测对象,制定充填配比试验方案。采用模糊数学的方法,以28d强度及塌落度作为评价指标对充填配比质量进行评价,建立强度性能及流动性能的双指标模糊评价矩阵,运用变异系数法确定双指标各自权重,采用模糊算子运算后,按最大隶属度原则确定最佳充填配比质量,并对28d强度及塌落度分别进行料浆浓度及灰砂比的线性回归分析,对回归方程进行双目标线性规划,验证了全尾砂充填配比质量模糊评价模型的正确性。

基于响应曲面法的采场结构参数优化

针对地下矿山采场结构参数的优化选择,采用响应曲面法设计试验方案,利用FLAC;数值软件进行试验模拟。通过分析对比数值模拟实测值与响应曲面预测值,验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小;给出了各影响因素对采场稳定性影响程度的排序:矿房长度>间柱宽度>顶柱厚度。建立了采场稳定性与采场结构参数间的优化模型,对某钨钼矿山利用模型进行采场结构参数优化。结果表明,矿房长度48.25 m,间柱宽度10 m,顶柱厚度4 m是该矿山的最优采场结构参数,优化后的采场稳定性良好,采切比较优化前明显降低,证明了响应曲面法应用于采场结构参数优化具有较好的适用性。