金属矿山阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型分析

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平应力和剪应力的变化规律。研究表明:矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大;剪应力在矿柱中心位置达到最大,且高度越大,剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时,其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 k Pa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

阶段嗣后胶结充填体矿柱强度模型研究与应用

利用滑楔体极限平衡理论,建立胶结充填体矿柱侧向滑移失稳模型,考虑采场结构参数、充填材料自身特性和充填体-矿岩(柱)接触面特性的影响,分别得出胶结充填体矿柱与矿壁和非胶结充填体矿柱接触时所需强度模型。以中关铁矿为工程分析实例,开展室内充填配比试验。研究结果表明:当胶结充填体矿柱后壁与矿壁和非胶结充填体矿柱接触时,胶结充填体矿柱所需强度随阶段高度的增加分别呈对数函数和线性函数增长;中关铁矿胶结充填体矿柱所需强度为0.78~0.82MPa,经典强度设计模型计算值偏小,需选取安全系数为1.5~3.0;推荐中关铁矿使用的充填配比为灰砂比1:10、料浆质量分数70%,抗压强度、泌水率、塌落度和流动度均能满足采矿作业需求,水泥用量与原推荐方案相比可降低45.7%。

胶结充填体矿柱失稳的临界爆破振速理论模型及应用

临界爆破振速是影响胶结充填体矿柱稳定的关键因素,目前理论研究相对薄弱。本文综合考虑覆岩和自重力、爆破扰动力和充填体侧压力对胶结充填体矿柱的耦合作用,构建了矿柱失稳临界爆破振速理论模型,给出了拉伸、压缩和综合破坏的临界振速vtmax、vcmax、vmax数学表达式,定量研究矿柱临界爆破振速与充填体的灰砂比、高度(h)及宽度(b)尺寸因素之间关系。结果表明:在外力耦合作用下,当矿柱几何尺寸保持一定时,临界爆破振速随着灰砂比增加而增大;当矿柱宽度一定时,临界振速随着高度增加而逐渐减小,破坏形式由拉伸破坏转为压缩破坏;当矿柱高度一定时,临界爆破振速随着宽度增加而增大,充填体的破坏形式为拉伸破坏。现场工程验证了理论模型的计算结果合理性。研究成果为矿山安全生产提供理论支撑。

胶结充填体矿柱结构可靠性设计方法

胶结充填体矿柱广泛应用于地下矿山 ,矿柱结构的稳定性直接关系到采矿生产安全 ,胶结充填体矿柱结构可靠性设计日益受到重视和普遍应用。传统的安全系数法不能考虑影响胶结充填体矿柱结构稳定性因素的随机性和离散性 ,因而其结论具有很大的局限性。变异安全系数法以可靠性理论为基础 ,充分考虑胶结充填体矿柱结构稳定性影响因素的随机性及其离散程度 ,计算结果更具指导性。文章从胶结充填体矿柱力学分析入手 ,分析了安全系数法的局限性 。

新桥硫铁矿采空区顶板岩移监测分析

通过分析新桥硫铁矿的地质概况以及该矿开采过程中存在的充填等方面的问题 ,为该矿可能发生的采空区顶板岩层大规模移动进行了小规模的采场顶板岩移监测 ,并在此基础上建立了整个采空区顶板岩移监测网 ,通过监测 ,得出了该矿采空区顶板岩层移动的一些结果以及应该重点保护的区域 。