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。

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。

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。

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Mathews图解法的采场围岩稳定性分析

针对国内某铜矿急倾斜中厚矿体采场的结构参数、矿体产状和赋存条件,采用Mathews稳定性图解方法分析了该矿-445 m中段1'03采场顶板、矿柱侧帮和围岩的稳定性,为采场结构参数设计优化提供了可靠的依据。

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。

基于稳定性图表法和数值模拟的采场跨度优化研究

合理的采场结构参数是地下矿山安全生产、取得良好经济效益的关键问题之一。针对新疆萨热克铜矿所采用的分段空场嗣后充填采矿法,结合现有开拓、采准工程,利用工程岩体分级结果,采用Mathews稳定性图表法分析采场跨度,并结合数值模拟方法,对典型采场跨度尺寸进行数值计算,从位移和应力变化规律两个角度进行分析,得到了采场跨度的合理值为12m。

采场稳定性分析与参数优化的图表法

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对夏甸金矿试验采场进行了的工程地质调查、矿岩力学试验、数字测试等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。对试验采场岩体质量进行了简要评价,54903采场岩体质量好,55002采场岩体质量一般。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场在当前跨度下的稳定性进行了分析,在当前6m进路采场跨度下,采场稳定性程度高,可合理地增大跨度。并根据拟合的稳定-破坏曲线公式求出采场临界跨度,继而综合多因素给出了7m最初跨度设计。利用软岩极限跨度图表法评价出7m设计跨度是经济、安全的。结合FLAC3D数值模拟对图表法应用的准确性进行了对比分析,并最终确定出采场跨度值。

基于Mathews图解法的采空区稳定性分析

影响采空区危险性的因素诸多并且复杂性高,甚至部分因素具有一定的模糊性。为方便、快捷地对采空区稳定性进行分析,简化危险性影响因素,以湖南某钨矿为研究背景,基于Mathews稳定性图解法理论模型,对不同中段的采空区稳定性进行了理论计算,并依据矿山采空区现状,采用数值模拟法分析了当前采空区下各区域的主应力、位移和塑性区的分布,评估当前状态下主采空区的稳定状态。分析结果表明:12个采空区中,CH5号、CH6号、CH8号以及CH12号采空区以及顶板围岩均处于稳定过渡区,采场整体稳定性一般;而CH9号、CH10号采空区则处于支护区,采场顶板的稳定性较差,有发生局部垮落、失稳的可能性;分析结果与矿山实际情况相符合,据此可对空区危险性进行前期预判,降低空区治理费用与安全风险度。

Mathews法稳定性分析在佛子铅锌矿安全高效开采的运用

用Mathews法可确定矿山采场的稳定性,可为采矿方法选择和地压控制提供依据。通过岩体分级建立了岩体质量和采场跨度之间的经验关系;采场顶板及矿体上下盘RQD值、Q值及其他相应参数的计算,针对广西佛子矿目前矿体和围岩的稳定性分析,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并计算其稳定性系数,最终确定其稳定性。结果表明Mathews法可以向矿山安全开采提供重要的基础资料和依据。

基于BP神经网络的Mathews图表法分区调整

为解决经过Mawdesley修正的Mathews图表法的分区划分限于回归分析,过于简化,在水力半径过小及过大2个区域没有给出明确的稳定性判断等问题,通过建立BP神经网络岩体稳定性预测模型,利用Mawdesley修正的图表法历史样本数据进行训练,在满足精度要求的约束下对Mathews图表中节点的稳定性状态进行预测,绘制稳定性等值线图,在此基础上进行分区的优化调整,对于低稳定性系数小水力半径和高稳定性系数大水力半径的2个区域,给出了稳定性确切的分区定义,调整后的分区在中间区域和原图基本重合,能很好的符合历史数据样本,证明了应用神经网络对Mathews图表法进行分区的合理性。在焦家金矿进行了工业试验,利用调整后的分区及临界跨度设计法进行结构参数优化,进路跨度提高到7.9 m,试验结果采场稳定性良好。

蚀变断层破碎金矿高分段空场嗣后充填法采场稳定性研究

针对矿山采用高分段空场嗣后充填法时出现分段高度增大、单次爆破后空区暴露面积增大、容易引发采场围岩冒落等安全问题,以某蚀变断层破碎金矿山的采矿方法研究为例,在钻孔岩芯调查、点荷载及室内测试的基础上,使用RMR法及Q系统进行了岩体分类,引用量化性等概率线Mathews合成图,对60 m中段高度下,采宽8~15 m、采长20~50 m变化范围进行了稳定概率横向梯度对比。通过比较分析结果与试验结果表明,受断层及平行蚀变带影响,矿体东端、西端局部破碎,随矿体埋深增大,上盘平行矿脉尖灭,西区矿岩完整性提高;东区矿体(厚度30 m)推荐采场宽度设置为11 m,西区矿体(厚度25 m),采场宽度宜控制在10.5 m以内,此时采场各暴露面稳定概率均大于80%。该方法的应用为矿山安全开采起到了关键技术作用,可以为采用类似采矿方法的矿山提供重要技术支撑。

基于微震监测多方法的采空区群稳定性分析

精准分析采空区群的稳定性对于矿山安全生产有着重要的意义。以内蒙古白音诺尔铅锌矿地下采空区群为研究背景,首先采用三维激光扫描技术,建立地下复杂的采空区三维可视化模型;在此模型基础上应用Mathews图解法对空区顶板及上盘稳定性进行评价;并通过数值模拟方法,分别从采空区的位移场、应力场及塑性区分布,分析空区的稳定性状态;由前述工作指导设计了微震系统的传感器空间布置,最后从微震事件空间分布规律角度分析了采空区群的稳定状态。研究结果表明:3-5#和3-6#空区稳定性较差,3-2#、3-4#及3-7#空区稳定性一般,其他空区稳定性较好。研究成果可帮助矿山生产规避风险,同时也为后续采空区处理提供技术支撑。

Mathew法在矿山深部采场稳定性分析中的应用

采矿工程中采场结构参数是影响其安全和经济效益的重要因素。采用Mathew法对老厂矿13-8#矿群采场进行结构尺寸设计和稳定性分析。分析结果表明,顶板为稳固性差的玄武岩时,采场最大暴露面积为160m2,采场规格参数为8m×20m或10m×15m;顶板为较稳固的大理岩时,可采取相应的顶板控制措施,增大最大暴露面积,建议采场最大允许暴露面积控制在750m2以下,且在同等暴露面积条件下,可以通过减小采场跨度,增大采场长度来改善顶板稳固性。

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。

地下采场破碎岩体稳定性评价与参数优化

以焦家金矿试验采场为工程依托,开展缓倾斜中厚破碎矿体采场稳定性分析.通过对焦家金矿-390 m中段试验采场的工程地质调查、矿岩力学性质试验,获得了表征矿山岩体工程质量的多种指标;应用岩石质量Q分级和RMR分级系统,对试验采场岩体稳定性进行评价分析;基于修正的Mathews稳定图法和临界跨度设计法,对采场暴露面尺寸和最大跨度进行优化.分析认为,当回采进路跨度小于8 m时即可保证采场的稳定性.将所得到的结果应用于现场工业试验,现场采用暴露面尺寸为7.5 m×15 m的进路进行回采,采用现场观测的手段进行回采过程的监测.结果表明,在回采过程中进路的顶板及围岩并未发生垮落及剥落现象,采场围岩稳定性良好.

岩质高陡边坡稳定性分析

高边坡稳定性分析是一项复杂的系统工程问题,涉及地质、水文、地理条件等各种因素,目前有多种分析方法,但这些方法都存在计算过程复杂、计算量很大的问题。以实际边坡为例,采用赤平极射投影法和圆弧图表法分析某岩质高陡边坡,减少大圆弧滑动法分析所需要的大量计算,初步评价其稳定性,为该边坡后续的详细稳定性分析提供参考。实例分析结果表明该方法大大地简化了计算,最后针对一些具体情况给出了具体建议。

青龙沟金矿露天转地下采场稳定性分析及控制

以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景,采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查,获取矿岩结构面信息,并结合室内岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用Mathews稳定性图法,分别计算出在未支护情况下,采场顶板、上盘和下盘保持稳定的最大长度分别为52.5 m、35.84 m和12.11 m。综合考虑现场工程地质与施工条件,确定采场的最大可能暴露长度34 m。应用FLAC3D对所确定的采场结构参数进行数值模拟,数值模拟结果表明在采场下盘出现较大范围的塑性破坏,这与稳定图法分析结果相一致。运用经验图表法进行采场锚索支护设计,提出了采场下盘锚索支护结构参数。通过对锚索支护采场进行数值分析结果表明,当在矿体下盘采用锚索支护后,支护后下盘围岩的最大水平位移以及塑性区范围均显著减小,设计的锚索支护参数能够确保下盘稳定。该研究为类似矿山采场结构参数确定及其支护形式选择提供参考。

金属矿山深部采场稳定性分析与结构参数优化

稳定的采场是金属矿山深部安全开采的关键。针对云南某矿的工程地质条件和矿体赋存特征,采用Mathew法对采场极限暴露面积进行理论计算,得到采场长度为30 m和40 m时,采场极限暴露面积分别为600 m2和684 m2,运用2种数值建模法对理论计算结果进行模拟验证,模拟结果表明采场极限暴露面积介于600~700 m2之间。研究结果表明,结合理论计算和数值模拟方法,能够在保障矿山安全开采的情况下合理确定最优采场结构参数。对2种数值建模模拟法进行对比可知,与常规建模数值模拟法相比,简化建模数值模拟法表现出明显的优势。