竖井安全矿柱回采的研究

桓仁矿竖井任矿１２８．８６万ｔ．通过对矿山地质调查、采空区稳定分析、岩体应力测量，确定了岩体设计强度，提出采用房柱法回来矿井的方案，用边界元、有限元数值计算。确定了各项目采参数．现已采下矿石２９万ｔ．经地压观测结果表明：柱内岩体应力、应变、位移均控制在允许范围内．

急倾斜煤层开采地表塌陷坑形成机理与安全矿柱尺寸研究

地表塌陷坑和台阶状塌陷盆地是急倾斜煤层开采地表移动的主要形式。本文从力学原理出发 ,对急倾斜煤层开采地表出现塌陷坑的机理、决定因素进行了研究 ,当煤层倾角大于 5 5°时 ,冒落岩石下滑形成上部自由空间 ,这是产生地表塌陷坑的先决条件。利用极限平衡条件 ,获得了避免地表出现塌陷坑的矿柱安全留设尺寸及其稳定性系数表达式。当落入塌陷坑中的岩石和表土不足以支撑其它岩层时 ,地表塌陷坑的渐近破坏将可能导致地面出现台阶状塌陷盆地。研究结果表明 ,该方法可以用于指导生产实践中相关问题的解决。

合理预留安全矿柱的探讨

矿床地下开采时,在没有其他安全措施的情况下,不得不采用预留安全矿柱的方法,以保护地面建筑物、构筑物和主要井巷免受因地下采矿而引起的破坏。但这会导致矿量的损失,故需要寻找合理预留安全矿柱的方法。作者用解析的方法对预留安全矿柱进行研究,突破了常用的传统方法。

矿柱安全留设尺寸的宽度折减法与应用

从岩石强度理论出发，提出房柱式开采中矿柱安全留设尺寸的宽度折减法思想，通过不断折减矿柱宽度，研究矿柱由稳定状态向临界失稳状态演化过程，从而得到矿柱的临界宽度，引入矿柱安全系数，获得矿柱安全留设尺寸。采用宽度折减法对磨坊矿3#井房柱法开采矿柱安全留设尺寸进行研究，获得不同矿房跨度下矿柱的安全留设宽度。将宽度折减法得到的安全矿柱宽度与Lunder经验公式比较，研究发现，宽度折减法得到的安全矿柱宽度和Lunder经验公式的计算结果较为吻合且偏安全。结合磨坊矿3#井的开采条件和矿柱宽度折减法分析结果，确定矿房基本参数为：矿房跨度为13 m左右，矿柱宽度为5.0～5.5 m。通过对磨坊矿3#井采空区上覆岩层移动规律的监测，发现岩层相对稳定，地表沉降量控制在120～150 mm之间，用宽度折减法分析得到的矿房基本参数是合理的。

某铁矿矿柱回采安全性研究

某铁矿二采区一中段采用空场采矿法进行采矿,经过多年开采该中段未处理采空区体积已经达到40万m3,遗留矿柱矿量超过26万t,为了充分回收矿产资源矿山计划回采矿柱。由于现场未处理的采空区体积较大,而矿柱又是维持采空区稳定性的关键要素,可能部分矿柱的回采或破坏就会诱发一定规模的地压活动,威胁矿山的正常安全生产。所以在矿柱回采之前,对回采区域的矿柱进行安全性研究,可以指导矿柱回采的实施,进而保障矿柱的正常安全回采。结合矿山的现场实际情况,以应力增量理论为基础,采用工程地质调查、室内试验结合数值模拟的方法,对矿山二采区一中段需回采矿柱的安全性进行研究,确定了各回采矿柱的安全系数大小。研究结果表明矿山二采区一中段的矿柱处于安全状态,可以进行部分矿柱回收。

瓮福磷矿矿柱安全留设尺寸确定与现场监测

留设安全矿柱是房柱式开采体系中保护井巷、地表及建筑物的安全一种常用方法,矿柱的合理尺寸选择及其稳定性对采场安全极其重要.结合瓮福磷矿磨坊矿5#井开采的实际情况,提出应用FLAC3D数值模拟逐步逼近法来确定该矿安全矿柱留设尺寸,并采用平板梁理论对其进行分析计算.结果表明,逐步逼近法得到的安全矿柱厚度和平板梁理论的计算结果较为吻合.通过2种方法的研究结果对比分析,确定该矿点柱式房柱的基本参数为:矿房跨度在14m左右,矿柱厚度在5.5～6.0m之间.通过对磨坊矿5#井采空区上覆岩层移动规律的监测,发现岩层移动相对稳定,地表沉降量控制在160mm以内.

传统矿柱安全系数计算公式优化研究

从矿柱强度、矿柱所受荷载等多方面对湖南省某铅锌矿采空区矿柱稳定性展开了深入研究,并采用基于面积承载理论及普氏理论对矿区1365根矿柱的安全系数进行了计算与分析,结果表明,2种理论计算出的矿柱安全系数相差较大,且基于面积承载理论的矿柱安全系数计算公式过于保守。通过建立多种空区模型进行三维数值模拟计算与对比分析,并采用Matlab软件拟合出矿柱应力与矿柱间距、矿柱埋深之间的函数关系,最终得到适用于该铅锌矿的矿柱安全系数计算公式。研究结果可为其他类似矿山的矿柱设计、技术服务提供参考。

基于Critic赋权法的隔离矿柱安全厚度优选研究

崩落法转充填法过渡层隔离矿柱的厚度对矿山安全生产和经济效益有着重要影响。以某镍矿为研究背景,在4种理论计算结果的基础上,应用MIDAS/FLAC 3D研究不同隔离矿柱厚度对矿房顶底板应力及位移的影响,最后基于Critic客观赋权法对4种隔离矿柱厚度方案进行综合评价,结果表明:以回采率为经济指标,最大主应力、最小主应力、顶板沉降和底板鼓起为安全指标,经优选后得到的隔离矿柱厚度为15.0 m。

基于Wilson理论的条形矿柱稳定性分析

为了研究条形矿柱稳定性影响因素,考虑矿岩抗压强度、采深、矿房宽度、矿柱宽度及矿柱高度五个影响因素,基于威尔逊理论,应用正交试验,确定影响矿柱安全系数的主要因素及其主次顺序。结果表明:1)矿柱安全系数主要受矿岩抗压强度、采深、矿房宽度及矿柱宽度四个因素影响,且影响因子主次顺序为:矿柱宽度>矿岩抗压强度>采深>矿房宽度;2)矿柱安全系数与矿岩抗压强度、矿柱宽度呈线性正相关,与采深、矿房宽度呈多项式负相关;3)通过回归分析,建立了矿柱安全系数与各主要因素之间的简化公式,并将某金矿采场参数代入公式进行检验,计算结果较为可靠,能为现场生产提供一定的依据。

不规则矿柱稳定性的Voronoi图解法分析

为分析采场内不规则矿柱稳定性,以大尹格庄金矿为研究背景,确定矿柱稳定性影响因素后,应用Voronoi图解法结合AutoCAD计算矿柱载荷,并选择Sjoberg公式确定矿柱强度;基于矿柱载荷和矿柱强度推导不规则矿柱安全系数计算公式,进而对矿柱稳定性进行评价;借助MATLAB编程分析采场参数与矿柱安全系数之间的关系;通过计算采场极限跨度与矿柱尺寸分析矿柱不稳定的原因。研究表明,矿柱安全系数随矿柱有效承载宽度增加而增大,随矿柱承载边界跨度加大而减小;计算得到采场极限跨度为8.48m,方形矿柱尺寸应不小于4.17m;采场内矿柱破坏或失去承载能力的主要原因是采场跨度过大或矿柱尺寸不满足实际要求。

金属矿山河流下矿体安全开采技术研究

金属矿山河流下矿体安全开采的唯一行之有效措施是在采用充填法的前提下,借鉴"三下"采煤成功经验。以云南某金矿为例,分析了矿区开采技术条件,推荐采用进路充填法采矿,依据煤矿"三带"理论,估算安全开采深度,同时根据确定的开采移动角和安全保护带宽度等,圈定了河流压覆矿体范围和采用垂直剖面法估算安全隔离矿柱矿量,并提出切实可行的安全技术和管理措施,确保河流下矿体的安全开采和最大限度回收矿产资源。

某矿山Ⅲ号矿体采空区安全性评价

为保证某矿山Ⅲ号矿体+138m中段部分残留矿柱回采工作的顺利进行,需对采空区的安全性进行评价。通过对+138m中段采空区进行实地调查并取样试验,获得了采空区和矿柱的空间分布形态及矿岩力学参数。在此基础上,利用有限差分软件FLAC3D及经典力学理论对采空区顶板及采场预留间柱的稳定性进行分析。结果表明,+138m中段采空区总体上处于较稳定状态,除局部区域安全度略有不足之外,其他区域整体上安全度较高,因此在合理的回采方案下回收部分残留矿柱是安全可行的。

不同开采深度下的矿柱强度估算及尺寸确定方法

房柱采矿法中,矿柱尺寸的大小会影响矿柱强度、矿柱所承受的压应力、矿房回采率。在不同开采深度下,矿柱所承受的压应力是逐步递增的,矿柱允许强度逐步增加,矿柱尺寸加大,回采率降低。为确定合理的矿柱尺寸,分别采用Lunder和Pakalnis矿柱强度理论、从属面积法估算矿柱的强度和轴向压应力,从而计算出矿柱安全系数,在此基础上选择合理的矿柱尺寸。通过改变开采深度,可以计算出不同开采深度下的矿柱尺寸,进而计算出回采率。

基于固支梁理论的水平矿柱留设安全厚度确定与数值模拟研究

针对某铜矿开采现状,通过固支梁理论构建了水平矿柱力学模型,应用弹性力学理论及极限抗拉强度准则推导出水平矿柱安全厚度计算公式,得到了回采采场跨度分别为24 m、22 m、20 m和18 m时,对应的水平矿柱预留最小厚度分别为9.50 m、8.70 m、7.91 m和7.12m。进一步利用FLAC3D建立了矿体和围岩的三维数值模型,以—613 m中段水平矿柱为例,分析了4种不同水平矿柱厚度下的应力场、塑性区分布特征。综合理论分析与数值模拟研究结果,最后确定了水平矿柱的安全厚度应不小于8 m,为矿山安全回采提供了理论依据。

江汉盆地黄场盐岩储气库稳定性评价

江汉盆地黄场盐岩储气库处于一期一阶段溶腔阶段,当腔体内压高于围岩压力时可能出现天然气向周围地层的渗漏隐患,因此开展盐岩储气库稳定性评价十分必要。在对黄场地区潜二段盐岩层及夹层的性质、渗透率,盖层单轴压缩试验、水密性试验、气密性试验、围岩变形量、塑性区综合分析的基础上,对运行压力、腔体直径、安全矿柱等参数进行了优化,解决了储气库运行压力过高或者过低,腔体直径与安全矿柱过大或者过小等问题,为盐岩储气库效益、稳定运行提供指导。

江汉盆地黄场盐穴地下储气库稳定性分析

江汉盆地黄场盐穴地下储气库已经进入溶腔阶段,针对腔体内天然气的压力高于周围地层压力时,可能出现天然气向周围地层中的渗漏隐患,在对黄场地区潜二段盐岩的地质特征、王58储气库蠕变试验、水密性实验以及王储6井气密性试验综合分析的基础上,对运行压力、腔体直径、安全矿柱等参数进行了优化,解决了储气库运行过程中压力差过大、安全矿柱过大或者过小等问题,同时兼顾了盐穴地下储气库安全性与经济性。

大理石地下开采顶板合理厚度研究

亿隆大理石石材矿山需在一定厚度的安全矿柱及风化层下进行地下石材开采,然而安全矿柱过厚会导致资源浪费,反之不能保证矿山生产安全。根据亿隆石材矿山的矿体特征,利用理论计算及FLAC3D软件分析了不同空区跨度下的安全矿柱合理厚度。经综合分析与研究,得到了不同空区跨度与顶板合理厚度的关系。基于亿隆石材矿山的最大开采跨度36m,同时考虑4.5m的风化层,推荐矿山留设28.5m的顶板合理厚度。

江西金山金矿矿块结构参数优化数值模拟研究

确定矿块结构参数是采矿设计的关键问题之一。以江西金山金矿试验采场为研究对象,运用FLAC3D有限差分数值模拟软件,对试验采场采用的中深孔空场嗣后充填采矿法的结构参数进行了优化。通过对不同方案下的应力场、位移场和塑性区分布进行分析,确定了矿房的临界跨度和矿柱的最小安全厚度。应用实践表明,在保证生产安全的前提下,优化得到的结构参数能够最大限度地减少采掘成本,增加矿山产量和经济效益。

基于FLAC^(2D)的境界顶柱稳定性分析

露天转地下开采的矿山必须留设一定厚度的安全矿柱,即境界顶柱,境界顶住留设的厚度对于地下矿安全开采具有重要意义。石人沟铁矿露天转地下为例,利用FLAC2D,对具有代表性的安全矿柱进行了数值模拟,模拟开挖过程中境界矿柱的变形和破坏情况,对境界矿柱稳定性分析的方法进行了验证和补充,同时也为石人沟矿露天转地下设计提供科学依据和指导。

石材矿山的地下开采工艺技术(一)

机械化地下开采大理石矿山与全部使用机械开采石材矿山具有相同的发展历程,距今也有30多年的历史。目前已经形成一整套科学、合理、较为经济的开采系统和工艺技术方法。本文将根据地下开采大理石矿山及开采设备作业特点和要求,介绍地下开采大理石矿山（简称洞采）的工艺技术、工序实施方法,以及有关洞采大理石矿山安全生产的基本要求。