基于Mathews稳定图法的采空区稳定性分析

采空区稳定性关系到矿山生产安全。为了方便准确地对采空区稳定性进行分析,以指导矿山安全生产。以某铅锌矿的某采空区为例,获取了采场的RQD值、节理组数、节理粗糙度、节理蚀变度等采空区力学指标或结构参数,分别计算出采空区的修正的岩石Q值、应力系数、节理方位系数、重力调整系数,进而计算得到采场的稳定数;统计了采空区的长度、高度和宽度等形状参数,以此为基础计算得到采空区的壁面积和壁周长,进而计算得到采空区的形状因子,以采空区的稳定数和形状因子为依据,在Mathews稳定图确定采空区所在的点,根据落点位置确定采空区稳定性,进而指导矿山安全生产。实践证明,Mathews稳定图法对采场稳定性分析是准确的。

基于拓展的Mathews稳定图法和数值模拟的采空区稳定性分析

某铅锌矿经多年开采遗留下一些未处理采空区,为进行后续开采,现需对采空区进行稳定性研究。通过拓展的Mathews稳定图法、FLAC3D数值模拟软件进行研究,并基于Mathews稳定图法分析暴露时间对采空区稳定性的影响。以矿山三个未处理采空区作为研究对象,利用RMR和Q′值进行岩体质量分级,根据获得的岩体力学参数,使用增加了稳定性等概率线的Mathews稳定图,计算出采空区顶板及上盘的稳定性及稳定概率;计算考虑暴露时间的采空区稳定性概率,进行比较;利用FLAC3D数值模拟软件对采空区进行稳定性数值模拟分析,并与Mathews合成图得出的结果进行对比。结果表明:综合Mathews稳定图法和FLAC3D数值模拟,6204采空区顶板评价结果为不稳定,其他采空面均为稳定;随着暴露时间的增加,采空区稳定性随之降低,且对岩性较差的采空区有较大影响;拓展的Mathews稳定图法与数值模拟可以相互验证,综合分析采空区的稳定性。

改进的Mathews稳定图法在新城金矿−530 m中段采场设计中的应用

在地下金属矿山开采中,采场结构参数的合理选择对于确保采矿安全至关重要。本文基于Mohr-Coulomb准则对Mathews稳定图法进行修正,提出了一个新的岩石应力系数Aʹ,以更准确地反映不同应力状态下岩石的破坏程度。针对新城金矿−530 m中段矿体断裂构造发育明显、岩层较破碎的特殊地质条件,采用改进的Mathews稳定图法确定最佳采场结构参数。计算结果显示,当采场长度为20 m时,最佳跨度为9 m。为进一步验证该方法的可靠性,利用FLAC^(3D)数值模拟软件对采场的应力分布、位移和塑性区进行了深入分析。模拟结果与改进的Mathews稳定图法计算结果高度一致,证实了所确定的结构参数的科学性和合理性。本文不仅展示了数值模拟与工程经验方法相结合在确定安全开采尺寸方面的有效性,同时也为新城金矿的安全开采提供了有力支撑。

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。

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。

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。

用Mathews稳定图法与数值分析法优化充填开采矿山采场结构参数

应用空场法嗣后充填的方式进行采矿是一种高效的采矿方法,已成为特大型地下矿山采矿技术发展的一大趋势。结合Mathews稳定图法和FLAC3D数值计算方法,利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,而后利用数值方法在初选方案中进行比选获得最优采场结构参数。以张庄铁矿为例,对应用阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体进行研究,分析了不同结构参数以及不同暴露面积条件下采场的稳定性,从而得出合理的采场结构参数,为阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法在矿山的应用和推广提供一定的依据。

基于Mathews稳定图法的采空区稳定性评价

针对赤峰红岭铅锌矿多年开采遗留下的80个未处理的采空区问题,通过对该矿山工程地质调查、矿岩力学试验,获取了表征矿山岩体质量的多种指标.依据获取的矿岩力学指标,利用Mathews稳定图法计算出试验采空区的稳定数和水力半径,并通过重新绘制的Mathews稳定图和等概率图的合成图,评价出采空区的稳定性以及稳定概率.利用FLAC^(3D)对试验采空区进行数值模拟,结果与利用Mathews稳定图法评价的结果一致.对不稳定采空区进行了参数优化,并对不稳定采空区提出了支护措施.可通过该方法对红岭铅锌矿所有采空区进行评价,并可为类似矿山提供参考.

基于扩展的Mathews稳定图法的采场稳定性评价及参数优化

为了分析大尺寸采场的稳定性并优化采场参数,对森鑫矿业三道桥铅锌矿试验采场进行了现场地质调查、地质编录、室内岩石力学试验等工作,得到了评价矿山岩体质量的多种基础指标。对试验采场矿岩进行了岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数。根据取得的结果,利用扩展的Mathews稳定图法对试验采场在当前尺寸下的稳定性进行了分析,试验采场上盘的破坏概率较大,需要进行采场结构参数的优化。基于扩展的Mathews稳定图法对试验采场参数进行优化,利用理论法和数值模拟对优化的结果进行验证。验证的结果与利用扩展的Mathews稳定图法得出的结果一致,最终确定了试验采场需保留顶柱的安全厚度为7 m。

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Mathews稳定图法的采场结构参数确定

采场结构参数是上向进路采矿法的关键参数之一,对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,采用工程地质调查、Mathews稳定图与理论计算相结合的方法,对进路结构进行参数优化。研究表明:小矿体节理平均间距为1.39 m,平均节理密度为0.83条/m,具有3组优势节理,分别为58°∠72°、87°∠71°、253°∠79°;该矿体的理论稳定数N=10.94,采场极限形状系数S=3;最终得出当采场长度为80 m时,萨热克铜矿小矿体上向进路设计极限宽度为6.0 m。

基于Mathews稳定图法的采场进路安全跨度分析

山金白音呼布矿区井下开采已经进入深部,岩体复杂的应力环境和地质环境对采场围岩稳定状态带来严峻考验,井下围岩稳定性和采场跨度的确定严重影响矿山的安全生产。基于前期岩体质量分级研究结果,采用Mathews稳定图法对不同级别围岩进行采场安全跨度的研究,得到了[BQ]分级法、RMR法和Q系统法所对应的各级围岩的最大安全跨度。根据理论计算跨度,对矿区300 m中段采场进路进行数值模拟分析,模拟结果证实了理论计算的可靠性。结合岩体质量分级的图表法确定的采场安全跨度在矿山开采中得到了成功应用,该方法对复杂围岩环境中采场参数的设计具有可行性。

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Mathews稳定图法的巷道安全跨度计算与应用

巷道围岩稳定性是保证矿山安全生产的重要前提,巷道跨度是影响围岩稳定性的重要因素。西铭煤矿根据岩体质量分级结果,采用Mathews稳定图法研究确定了42209工作面胶带运输巷安全跨度并进行巷道施工及支护设计,研究成果对矿山开拓施工过程中巷道结构参数与支护设计具有指导意义。

基于Reissner厚板理论与Mathews稳定图的空场采矿法采场结构优化研究

优化空场采矿法采场结构可有效减少矿石的贫化与损失,并且对防止大规模地压活动发生具有重要作用。以大新锰矿急倾斜中厚矿体开采工程为背景,基于Reissner厚板理论,构建了顶柱四边固支的采场顶柱厚板模型,计算了在不同厚度下顶柱的采场极限暴露长度。设计了两种采场结构初步优化方案:加大预留顶柱厚度(方案Ⅰ);增设一条间柱(方案Ⅱ)。采用Mathews稳定图法,结合现场矿岩体结构面调查数据,分析了采场顶柱、上盘围岩与下盘围岩的稳定性,对比了稳定水力半径与真实水力半径的大小,确定了采场结构的最优方案。研究表明:顶柱厚度与极限暴露长度的关系为a=6.4h-8.35;方案Ⅰ的矿石的损失率与贫化率均高于方案Ⅱ,采场结构最优方案为方案Ⅱ。研究成果可为空场法采场结构优化提供一套完整的力学分析方法与一种矿岩稳定性评价方法。

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。

基于Mathews的某铁矿残留间柱回采结构参数研究

为提高矿山生产能力,延长矿山服务年限,对某铁矿矿量大、价值高的残留间柱,进行分段充填采矿法进行回采。通过现场地质调查室内岩石力学试验,对矿山岩体质量进行了综合评价。结果表明,矿山岩体和矿体的岩体质量良好,满足了安全生产的基本要求。基于Mathews稳定性图解法,本文进一步对矿山分段充填采矿法试验采场进行了优化研究。通过详细分析和计算,确定了该矿山的最佳采场结构参数,包括采场宽度为14 m、长度为25 m。这些优化参数能够有效提高采矿过程的稳定性和安全性,为矿山后期生产提供了科学可靠的理论数据支撑。研究结果不仅为类似矿山的采场设计提供了有力参考,还为进一步提升矿山生产效率和安全水平奠定了基础。

基于Mathews稳定性图解法的某矿山空场采矿法优化

根据某矿山的工程地质条件,结合现有采矿方法,通过Mathews稳定性图解法,得出了稳定状态和崩落状态下的采场长度、极限宽度、暴露面积,从而进行采矿方法结构优化,初步确定了采场结构参数;采用Flac 3D软件对优化后的采矿方法进行数值模拟,对优化的采场结构参数进行了验证。现场工程应用表明:采用优化后的采矿方法,采矿损失率由24.72%降低至17.30%,矿石贫化率由16.91%降低至12.25%,生产能力由400 t/d提高至420 t/d,效果显著,可在同类型矿山中推广应用。

基于Mathews法与Midas/GTS的采空区稳定性分析

空场法回采矿产资源后形成的大量采空区群给托库孜巴依金矿的生产安全带来了严重威胁,因此有必要通过科学手段研判采空区的稳定性,为不同采空区的充填优先级提供理论依据。利用矿山数据和采空区扫描仪确定采空区的大小和形状。根据Mathews法计算出托库孜巴依金矿井下各个采空区稳定性指数N,得到采空区容许形状系数,通过对比实际形状系数与容许形状系数,确定采空区稳定性。结果表明,401、402下、403下、405、406、407、408、409、411、302-2、303等采空区实际形状系数大于容许形状系数,处于不稳定状态。通过Midas/GTS进行数值模拟研究,将采空区充填前后周围顶板及间柱的应力、位移及塑性区变化进行对比,结果表明,充填采空区可以明显改善采空区周围应力状态,减少围岩与覆岩的塑性区和竖向位移,尤其是使地表位移降为0。