圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法研究

通过对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行低周反复荷载试验,分析再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率及圆钢管壁厚参数对组合柱水平承载力的影响规律;观察了组合柱的破坏形态及特征,研究了圆钢管、型钢翼缘及腹板应变的发展规律,分析了组合柱的地震破坏特征。研究表明,在水平地震作用下组合柱发生典型的压弯塑性铰破坏。在此基础上,结合现有规范提出了基于叠加原理的圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法。计算结果表明,其水平承载力计算值与试验值吻合度较好,能较为准确地预测组合柱的水平承载力。

河西金矿中等稳固矿体开采方法研究

倾斜薄—中厚矿体的开采是矿山面临的难题之一。通过调查河西金矿地质条件及岩体质量分级,判定矿岩为中等稳固。依据矿体形态、矿岩稳固程度,进行采矿方法优选。确定采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,并进行矿块布置以及采切、回采、充填等工艺设计。实践表明,河西金矿采用机械化上向水平分层尾砂胶结充填法,采场矿石生产能力达180 t/d,损失率8.00%,贫化率10.00%,作业安全性和工作效率得到提升。

Safe mining technology of undersea metal mine

Xinli district of Sanshandao Gold Mine is the first subsea metal mine in China.To achieve 6 kt/d production capacity under the premise of safe mining,high-intensity mining might destroy the in-situ stress filed and the stability of rockmass.According to sampling and testing of ore-rock and backfill and in-situ stress field measurement,safety factor method calculation model based on stress-strain strength reduction at arbitrary points and Mohr-Coulomb yield criterion was established and limit displacement subsidence values under the safety factor of different limit stoping steps were calculated.The results from three years in-situ mining and strata movement monitoring using multi-point displacements meter showed that the lower settlement frame stope hierarchical level filling mining method,mining sequence are reasonable and rockmass stability evaluation using safety factor method,in-situ real-time monitoring can provide the technical foundation for the safety of seabed mining.

上向分层回采采场稳定性数值模拟研究

根据凡口铅锌矿不同采场顶板围岩条件,分别建立了典型采场模型Ⅰ(采场顶板为矿体)和模型Ⅱ(采场顶板为充填体),采用有限元分别对两模型上向水平分层充填回采的整个过程进行了分步模拟,获得了开挖过程中采场顶底板、侧壁的应力分布及位移变化情况,对比分析了不同采场顶板围岩条件下分层开采对采场稳定性的影响。研究表明,采场顶板为充填体的采场回采过程中应力、位移变化量均大于采场顶板为矿体的采场。因此,为确保安全回采,回采后期必须做好顶板支护工作。研究结果为优化采场结构参数和指导地压控制提供了可靠的理论依据。

地震动土压力水平层分析法

Mononobe-Okabe公式是挡土结构设计中关于侧向动土压力计算的常用方法。但Mononobe-Okabe公式的诸多假设使得其公式适用范围受限,而且无法给出地震动土压力合力作用点位置及地震动土压力强度沿墙背分布情况。为弥补以上不足,基于Mononobe-Okabe平面破裂面假设,采用水平层分析法推导地震条件下主动和被动土压力合力及其作用点位置、土压力强度分布公式,并采用图解法得到临界破裂角的显式解答。公式考虑水平和垂直地震加速度、墙背倾角、挡墙墙背与填料黏结力和外摩擦角、均布超载等诸多因素,可以适用于黏性土和无黏性土的主动和被动土压力计算。分析结果表明,地震条件下土压力强度沿墙高为非线性分布,在相应简化假设条件下公式与Mononobe-Okabe公式完全一致。

水平条分法在贴坡高填方路堤稳定性分析中的应用

结合山区高速公路建设的实践,采用足尺模型试验,得出荷载作用下斜坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态,并测定了其相应的极限承载力。通过对层状边坡稳定性计算方法的研究,提出了斜坡地基上高填方破坏面为折线时的极限平衡水平条分法,并推导了计算其安全系数和极限承载力的理论公式。结果表明:利用极限平衡水平条分法分析斜坡地基上高填方路堤稳定性不仅简单可行,且具有较高的可靠性和计算精度。

上向水平分层充填法采矿地表变形研究

开采地下矿产会造成地表开裂、变形,破坏建筑物,对人们的生产、生活造成严重的影响,矿区地表变形问题一直是影响矿山安全生产的一个重要方面。应用FLAC3D数值分析软件,建立三维地质模型,模拟计算司家营铁矿分步开采回填后相应地表变形情况,并与经验公式计算的地表沉降值进行对比分析。提出了司家营矿区地表变形的一般规律及变形机制,对地表变形的地质灾害做出分析评价。研究结果表明,上向水平分层填充法采矿能有效的控制地表变形问题,填充体对减小变形具有重要的作用。对比分析表明数值模拟结果比经验公式结果偏小,但在合理许可范围内,表明FLAC3D是预测地表变形的一种有效手段,对其他相似采矿引起的地表变形研究和预测具有重要的参考价值。

秩和比法耦合数值模拟优化采场结构参数研究

为了得到合理的采场结构参数,在地应力测量的基础上,利用FLAC3D对内蒙古获各琦铜矿CuⅠ矿体采用的上向水平分层充填采矿法采场在不同结构参数下的稳定性进行了研究,并分析了矿房围岩的应力与位移在不同结构参数(如矿柱宽、矿房宽、控顶高度)下的变化情况。结果显示:开挖矿房两帮出现最大位移和最大拉应力,顶板出现最大压应力。从安全角度出发,采用秩和比法对正交设计的9种方案模拟结果进行优选,从经济角度分析,得出获各琦铜矿采场最佳尺寸组合为矿柱宽10 m,矿房跨度10m,控顶高度7 m。

边坡锚固工程分析中的水平条分法

对目前中国规范推荐用于边坡加固计算的垂直条分传递系数法进行研究,发现将该方法用于边坡锚固受力分析时,不仅存在垂直条块与加固结构体(锚杆和锚索)相互交叉,而且计算得出的锚固力与加固体的实际锚固力存在偏差等缺陷。在相关资料提出的、用于加筋土稳定性分析的水平条分法基础上,结合边坡锚固工程的特点,将该水平条分法做进一步拓展,使其能适用于锚杆和锚索等边坡锚固工程的稳定性计算,并通过工程实例对拓展后的水平条分法进行了验证。

盘区下向充填分层道稳定性数值模拟

龙首矿采用下向水平分层六角形进路充填采矿法,分层道是关键通道,其稳定性至关重要。应用FLAC3D软件建立了分层道及六角形进路数值模型,应用强度等效原则确定了分层道底部配筋充填体的力学参数。分别研究了分层道假顶为素充填体和配筋充填体情况下的稳定性。结果表明,分层道开挖暴露的大面积矩形薄板,最大挠曲在中部位置,破坏方式从中部开始拉断破坏,应在开采过程中加强对顶板的支护及对中部位置的监测。此外,分层道假顶为素充填体时不利于矿山的安全生产,尤其在进路与分层道交叉巷道处,应加密配筋密度,防止出现冒落及掉块现象。

获各琦铜矿上向水平分层充填采矿方法的完善

上向水平分层充填采矿法已在获各琦铜矿成功应用。通过近两年的采矿实践,发现获各琦铜矿深部中段CuI矿体中的矿岩较破碎,若继续采用原有充填采矿法的采场结构参数,很难满足正常生产的需求。因此,对采场结构参数进行调整和完善。通过分析对比各项技术经济指标,发现调整后的上向水平分层充填采矿法的采场结构参数更优化,从而为其它矿山提供借鉴。

大红山铁矿采矿方法变更与优化

为保证大红山铁矿Ⅰ号铜矿带之上露天开采的安全,需要对现有的分段空场嗣后充填采矿方法进行变更。对可选择的采矿方法进行可行性分析,优选出最适合矿山实际的采矿方法——点柱式上向水平分层充填法,并且先用废石充填,再用分级尾砂充填,最后采用水泥尾砂浆充填,极大地节约了生产成本。对具有相似开采条件的矿山具有很高的推广价值。

柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体采矿方法选择与应用

急倾斜薄矿体是金矿资源中一种常见矿体,如何安全、高效、低贫损开采是目前黄金矿山普遍存在的难题。通过多种采矿方案对比,确定了脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法作为柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体的最佳开采方案,并在温家地矿区4130521采场开展了工业试验。试验1年内共采出矿石量9250 t,采矿损失率降至3.8%,矿石贫化率降至5.3%,对比早期矿山采用的浅孔留矿采矿法开采新增收益68.19元/t,经济效益显著。该采矿方法可在柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体开采中全面推广应用。

某矿山点柱式上向水平分层充填法点柱参数研究

在点柱式上向水平分层充填法中留设点柱的尺寸与间距对矿山的生产有着很大的影响,若留设点柱的尺寸过小或间距过大,会导致对顶板的支撑作用不足,从而影响开采的安全性;若留设点柱的尺寸过大或间距过小,则会导致采矿损失率变大。以某矿山为工程背景,运用工程类比法以及理论计算法,对该矿山点柱式上向水平分层充填法的点柱留设参数进行研究,并开展工业试验,最终确定点柱尺寸为4 m×5 m,点柱间距为16 m×12 m,在该矿山的应用基本可行。

小分段水平分条胶结充填连续采矿法在曹家洼金矿的应用

为了提高曹家洼金矿缓倾斜、中厚矿体的矿块生产能力和安全生产水平,研究提出了小分段水平分条胶结充填连续采矿法。该采矿法将中段再划分为小分段,分段中在矿体厚度上水平分条,不留矿柱,分条作为最小回采单元;分条采毕随即胶结充填。经采用灰色关联法进行综合评价和生产实践表明,小分段水平分条胶结充填连续采矿法具有高效、安全、低"贫损"的特点,收到了良好的应用效果。

夏甸金矿上向水平分层充填法结构参数优化的数值模拟

夏甸金矿-692 m水平以上采用点柱式上向水平分层充填法进行回采,在回采时矿房宽6 m,矿柱宽度为2 m,2 m的矿柱不回收,造成了较为严重的矿量损失。因此,对夏甸金矿-692 m水平以下的采场采用的采矿方法进行优化,采用了上向水平分层充填法进行回采。基于FLAC^(3D)数值模拟软件对采场结构参数优化,通过模拟不同矿房矿柱的宽度方案,观察不同方案采场中的应力、塑性区情况来确定最佳的矿房宽度和矿柱宽度。研究发现:当矿柱宽度为4 m时,其矿柱中岩体塑性变形程度低,矿柱完整性好,安全程度高,矿房宽度为5 m时,塑性区面积最小,塑性变形最弱。因此,选择矿柱宽度为4 m,矿房宽度为5 m是最佳的结构参数。

盘区机械化宽进路充填采矿法在河西金矿的应用

充填采矿法在中国胶东地区应用十分普遍。根据河西金矿矿床开采技术条件及生产状况,介绍了浅部采区上向水平分层充填采矿法和深部资源盘区机械化宽进路充填采矿法回采工艺过程及应用效果。工程实践表明,盘区机械化宽进路充填采矿法较上向水平分层充填采矿法具有生产效率高、地压控制能力强以及生产成本低等优势,已成为河西金矿深部资源开发的首选采矿方法,完全满足河西金矿深部资源开发的生产需求。

上向水平分层尾砂胶结充填采矿方法在某中型金矿的应用

根据某中型地下金矿开采技术条件,确定了矿体的开采顺序,选择了相应的采矿方法,制订了回采工艺、矿柱回收方案、充填步骤,同时对上向水平分层尾砂胶结充填采矿方法的优缺点进行了分析。

深部急倾斜厚大矿体采场宽度优化

针对高峰矿深部急倾斜厚大矿体采用机械化上向水平分层充填法时的采场宽度优化问题,运用数值分析软件FLAC3D对不同宽度条件下的采场进行开挖模拟,通过分析不同宽度条件下采场顶板最大拉应力和最大下沉位移的变化特征,得出了不同宽度下的采场稳定性情况。结果表明:相比采场宽度6 m和8 m,采场宽度10 m时顶板拉应力较大,容易发生拉伸破坏,采场稳定性差;顶板最大下沉位移与采场宽度正相关,但3种宽度下的顶板最大下沉位移均在允许范围(<50 mm)之内。因此,采场宽度可取6 m和8 m,但为了高效回采,最适宜高峰矿深部急倾斜厚大矿体的采场宽度为8 m。

上向水平分层充填采矿法在新城金矿的应用

新城金矿矿体赋存在断裂破碎带中,矿体及围岩破碎,开采难度大。为进一步提高采场生产能力,结合矿体赋存状况,提出上向水平分层充填采矿法。该采矿方法采用无轨出矿设备,实现了断裂带中破碎矿体的安全高效开采,有效防止了冒顶、片帮等安全事故。经工业试验,取得了铲运机台效300 t/台班,矿块生产能力220 t/d,以及采矿损失率和矿石贫化率分别为9.93%和7.89%的良好指标。研究成果也可为类似条件的矿山开采提供借鉴和参考。