大冶铁矿高阶段并段开采结构参数稳定性研究

目的:针对大冶铁矿随着采深的降低矿石储量逐渐减小的问题,将-450 m中段及-540 m中段进行并段开采是解决深部开采开拓工程量大、投资高的有效途径,充填法高阶段并段开采的可行性和安全性都有待进行探索及研究。为保证大冶铁矿高阶段并段开采安全高效进行,基于工程地质条件和岩体质量分级结果,开展了大冶铁矿采场高阶段并段开采结构参数优化研究。方法:基于Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算方法,引入矿岩质量指标,分析矿山各个巷道开采安全要求和断面尺寸,合理确定相应的采场结构参数,计算得到采场最大允许安全跨度。针对高阶段并段开采扰动对上覆岩层的影响,利用FLAC 3D有限元模拟软件对采场高度为105、120、135 m三种方案分别进行了数值模拟研究,得到了不同开采方案下采场顶底板位移变化值和应力分布规律。结果:当阶段高度不超过120 m时,最大位移出现在顶底板中部且变形较小,出现塑性破坏区较少,能保证矿山安全开采。当采场高度达到135 m时,充填体两侧出现拉应力,采场两侧充填体位移量较大,超过采场稳定性。结论:1)结合“Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算”方法,综合考虑岩体完整性、节理特征、地下水和地应力等因素的影响,确定大冶铁矿高阶段并段开采极限跨度为20 m。2)基于FLAC 3D数值模拟软件,针对三种采场阶段高度一步骤和二步骤回采前后应力场、位移场和塑性区对比分析,确定采场高度不宜超过120 m。意义:研究结果以期为大冶铁矿高阶段并段安全开采合理的采场结构参数优化提供依据,并为国内外同类矿山高阶段开采采场结构参数设计提供参考。

基于正交设计试验方案的云南某铜矿采场结构参数优化研究

采场结构参数的优化选择对采矿的安全生产和经济效益有着重要意义。以云南香格里拉某铜矿为背景,结合矿山采用的分段空场嗣后充填采矿法,根据矿山岩体力学参数、充填体力学参数以及采场的布置特征,运用FLAC3D软件建立采场模型,通过正交设计试验设计了16种不同的采场结构参数方案,对所有采场方案进行稳定性分析,并用建立FAHP-CRITIC法组合赋权的综合评价模型进行优选,得到最优采场结构参数尺寸及最佳充填配比。方案在矿山各中段推广使用,为类似矿山的采场试验提供了良好的示范。

某矿采场稳定性分析及结构参数优化

某矿为薄层状矿体,矿体之间存在以泥质粉砂岩为主的软弱夹层,采场稳定性较差,不利于矿山安全生产。课题组应用3D-σ软件对矿区采场建立三维模型,对2种开采方案、3种采场结构参数进行数值模拟,计算和分析采场回采过程中矿岩体的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况,判断采场的稳定性。数值模拟计算结果表明:采场和中段之间均留2 m的连续间柱和顶柱是非常有必要的,抑制顶板变形破坏有明显的作用,但是仍然无法控制采场顶板的破坏;在采场内留2 m×2 m点柱的条件下,点柱间的矿块跨度控制在6 m以内能保证顶板的稳定。通过安全率回归方程计算得出:在满足安全率大于1.15时,点柱间矿块的合理跨度应小于6.027 m。同时为提高采场矿石的回采率,综合考虑最终确定点柱间的矿块跨度为6 m,能达到安全与经济的有效平衡,研究成果为该矿山的安全生产提供理论性指导。

凡口铅锌矿大结构参数采场围岩稳定性分析

为保障矿山安全生产前提下的尾砂有效堆存,针对凡口铅锌矿狮岭南Shn-455 m和狮岭Sh-600 m 2个大结构参数采场,采用理论模型、极限平衡法、Mathews稳定图解法、数值模拟技术研究了采场围岩的稳定性。分析结果表明:基于矿山需求和工程经验设计的采场结构参数能够使采场围岩保持稳定状态,Shn-455 m和Sh-600 m采场顶板岩体稳定概率分别为89.8%和88.5%。在保证顶板岩体95%稳定概率的要求下,进一步将Sh-600 m和Shn-455 m采场允许暴露的采场顶板走向长度确定为53.6 m和50.8 m。经数值模拟分析,优化后的采场结构参数在采场开挖前后均能保证采场岩体具有较小的沉降量,但仍可以通过采取支护措施的方法减少采场周边岩体塑性区的发育,确保大结构参数采场处于稳定状态。研究成果对保证凡口铅锌矿安全生产有重要理论和实践指导意义,也能为同类工程设计施工提供参考。

基于Flac^(3D)的某矿山开采方案优选及应用

为保证某矿山安全、高效开采,根据该矿山矿体开采技术条件及矿岩物理力学性质,应用Flac^(3D)软件分别对4种开采方案不同采场结构参数进行数值模拟分析,结果表明:开采1235 m标高以上矿体时,采用采场矿房长40 m,矿房间留2 m连续间柱,顶、底柱2 m的采场结构参数效果最优;开采1235 m标高以下矿体时,采用充填采矿法最优;符合矿山“安全、高效、低成本、低贫损”的开采理念。研究成果可为该矿山的安全生产提供理论性指导。

深部低品位资源阶段空场嗣后充填采矿法采场结构优化与稳定性控制

基于阶段空场嗣后充填采矿法采场围岩稳定性控制难题,以某矿山深部急倾斜厚大矿体的赋存条件为背景,从改变采场几何形态和结构参数角度出发,提出将阶段采场顶部改变为拱形结构,开展拱形结构阶段空场嗣后充填采矿法围岩稳定性研究。从采场拱形形态及阶段采场跨高比入手,分析2个因素对采场稳定性影响。研究结果表明:采场拱形形态的设置和跨高比的优化可以提升采场整体稳定性。通过建立阶段采场拱形结构力学承载模型,进行采场拱形形态及跨高比因素的影响权重分析。跨高比对采场综合稳定性的影响最大,影响权重为66.41%,采场拱形形态对采场的边墙稳定性影响显著,影响权重为94.83%。综合围岩位移、裂纹演化规律及围岩开裂区等效深度等指标计算结果,确定最优采场结构参数为:采场高50 m、跨度20 m、采场形态特征角55°。

祁雨沟金矿崩落法采场结构参数优化研究

祁雨沟金矿采用无底柱分段崩落法采矿,为进一步降低损失贫化,提高资源利用率,进行了实验室立体放矿试验。共完成了15组多参数立体放矿试验,包括进路口布置方式、不同出矿量、不同采场结构参数、不同放矿步距及以及不同矿种的放矿对比,得到各组合参数相应的回贫指标,根据指标情况确定最佳工艺参数组合。

无底柱分段崩落法采场稳定性分析

无底柱分段崩落法是国内外地下矿山广泛采用的采矿方法。长期以来由于受凿岩、装药以及出矿设备的制约,国内矿山大多采用小结构参数的无底柱分段崩落法,所产生的地压问题十分严重,开采效率低。近年来无底柱分段崩落法朝着增大采场结构参数的方向发展,不但有利于改善采场稳定性,同时还降低了生产成本。因此,开展采场稳定性分析有利于实现安全、高效开采。采用三维有限元方法对10 m×10 m、15 m×15 m、15 m×20 m共3种不同结构参数的崩落法采场进行了数值模拟,对进路开挖与矿石回采两个不同过程的巷道顶板竖直位移、主应力进行分析。数值计算结果表明:进路开挖时15 m×20 m与10 m×10 m的结构参数相比较,巷道顶板的竖直位移降低了20.1%,最小主应力下降了约18.8%;开采过程中顶板的竖直位移、主应力值都比进路开挖时小,采场地压得到改善;进路开挖与矿石回采过程巷道顶板的竖直位移和主应力值都随着结构参数的增大而降低。因此,大结构参数能更好地改善采场地压,增强采场稳定性,采用大结构参数的无底柱分段崩落法是安全可行的。

随机介质放矿理论散体流动参数试验

随机介质放矿理论散体流动参数原有测量方法的不足主要表现在:由于散体颗粒运动表现出不确定性和随机性,散体流动参数测量存在较大误差;标志颗粒与试验矿岩散体流动性能不一样;原有参数求解方法一般采用放出量与放出体高度之间的关系式求解,测量结果与实际差别较大。在试验的基础上,改进标志颗粒的制作方法与放置方法,提出利用放出体方程求解散体流动参数的新方法。对2个矿山的4种不同矿石进行散体流动参数测量对比试验。试验结果表明,利用新方法得到的散体流动参数与实际基本相符。将该方法应用于北洺河铁矿生产中,确定合理的采场结构参数,取得较好的技术经济效果,矿石回采率为90%,贫化率为11%。现场应用表明,随机介质放矿理论的散体流动参数可较好地反映崩落矿岩的流动特性,散体流动参数测量新方法可大大地增强随机介质放矿理论的工程适用性。

滑石矿下向进路充填采场结构参数优化

范家堡子滑石矿前期采用分层崩落法进行回采,造成了地表塌陷、回采率较低、矿石损失较严重等问题。滑石矿作为一种高价值的矿产资源,为提高资源回采率以及实现绿色采矿,现场决定改用下向水平分层进路充填采矿法进行深部矿体的开采。目前国内外很少使用充填法进行滑石矿开采,为此需要对范家堡子滑石矿的下向充填采矿进行深入的分析研究,优化采场结构参数,实现采场稳定。3个方案进路断面(宽×高)分别取3m×3m(方案一)、4m×3m(方案二)、5m×3m(方案三),利用FLAC3D软件对采场结构参数进行了数值模拟,得出了最优结构参数进路断面(宽×高)为4m×3m(方案二),为现场的下一步的生产提供了理论依据。

金属矿山嗣后充填采场顶板合理跨度参数研究及建议

根据河北某铁矿现有的开采技术条件,对该铁矿嗣后充填采场的结构参数进行了研究,采用材料力学"简支梁"理论计算及Flac数值模拟相结合的手段分析了采场顶板的安全合理跨度。理论计算合理跨度为18 m左右,数值模拟分析采用3种模拟方案,采用"隔一采一"的开采顺序,由此模拟分析了不同尺寸采场跨度条件下矿岩的应力分布、塑性分布及位移变化情况。结果表明,随着矿房跨度的增加,矿房顶、底板围岩的应力由受压状态逐渐转向受拉状态,尤其是当跨度达到20 m时,矿柱的塑性分布范围增加十分明显,矿柱剪切破坏的程度加大,增加了矿柱失稳的可能,所以采取矿房、矿柱宽度为18 m时是比较合理的,这和理论计算的结果是相符的,同时建议在回采过程中,要加强对矿柱及充填体进行应力应变监测,确保矿体的安全高效回采。

石人沟铁矿露天转地下过渡期采场结构参数研究

为实现产量平衡,石人沟铁矿采用不停产过渡,在垂直方向上露天与地下同时开采。针对这种现状,采用AN-SYS三维有限元数值模拟方法,对北区9种不同的采场结构参数进行数值模拟分析。同时,运用模糊数学理论,建立了考虑安全和经济效益的综合模糊评判模型,最终确立了矿房长度50 m、顶柱5 m、间柱10 m、底柱12 m的最优矿房结构参数,中段回采结果证明采场十分稳定。

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。

铁路下矿体采场结构参数数值模拟研究

结合安徽省某矿8线以东-144 m水平以上矿体,利用ANSYS有限元软件对拟采用的机械化上向水平分层充填采矿法的结构参数进行多方案模拟,最后对应力、变形及采场顶板的安全性进行综合分析,得出最优的采场结构参数。这种利用数值模拟的方法,可以有效地得出有价值的结论,有利于指导矿山安全生产。

基于FLAC^(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。

三山岛金矿分段空场嗣后充填采场结构参数设计

合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题,提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础,借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采场结构参数;利用RS2数值软件和Mathews稳定性图表对采场稳定性进行分析,最终确定最优采场结构参数。以三山岛金矿分段空场嗣后充填法采场为研究对象,利用Q、RMR和GSI 3种岩体质量评价方法对采场矿岩进行岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数,在此基础上计算得到两种采场结构参数方案,对最易发生失稳破坏的上盘围岩进行了稳定性分析,最终确定8 m×15 m×15 m作为最优尺寸,为矿山采矿方法设计提供了一定的依据。

无底柱分段崩落采矿法采场结构参数研究

以兰尖铁矿尖山矿区无底柱分段崩落采矿法为工程背景,为降低矿石损失贫化,采用室内试验优化采场结构参数。通过立体放矿模型,采用室内相似模拟试验研究端部边界条件下散体流动规律,并利用达孔量法测定放出体形态。根据试验结果,结合达孔量曲线,得出了矿石散体的流动参数为:α=1.833;β=0.188;α1=1.512;β1=0.224。结合放出体形态和测得的流动参数确定尖山矿区进路间距为17 m,崩矿步距为4 m。

程潮铁矿采场结构参数优化的研究

分析了程潮铁矿贫化产生的主要原因，指出采场结构参数是影响贫化率指标的一个重要因素。运用物理和计算机模拟放矿手段，找出分段高度、进路间距和崩矿步距三者之间的数量关系，确定最优的采场结构参数，为开拓和采准设计提供了理论依据。

金山金矿条带式胶结充填采矿工艺结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化。针对金山金矿现有采矿工艺中存在的贫损指标不理想、作业安全性差等问题,进行了条带式胶结充填采矿法试验研究;同时,基于Flac^(3D)软件对采场回采过程进行数值模拟优化,确定合理的采场结构参数为矿柱8 m、矿房10 m。现场工业试验表明:该结构参数提高了采矿回采率及采场生产能力,改善了作业安全性,收到了良好的应用效果。

大理石矿采场结构参数的模拟优化研究

房柱式开采是地下石材矿山最常见的开采方式,其采场的稳定性决定于矿房和矿柱尺寸等采场布置参数的合理性。文章以某大理石石材矿山为例,通过理论分析确定了较合理的3种采场参数方案,通过有限元软件对3种参数方案的采场顶板及矿柱的稳定性进行了模拟分析,得到了矿柱和顶板的位移与应力的分布规律,分析表明原方案存在很大安全风险。通过矿石损失率计算,对各方案进行优选,在保障矿山安全开采的条件下,矿房跨度12 m、矿柱宽度8 m为采场最优结构参数,回采率达81%,该文为矿山企业的采场参数设计提供了理论指导和实际参考。