3-D discontinuum numerical modeling of subsidence incorporating ore extraction and backfilling operations in an underground iron mine in China

An underground iron mine in China has been used as a case-study to research the subsidence due to ore extraction and backfilling during open stoping operations. A 3-D discontinuum numerical model was built incorporating geologic complexities including faults and interfaces between different lithologies,and the stoping and backfilling sequence adopted from the mine plans. The stoping was carried out in two vertically stacked horizontal layers, with a total of 16 stopes. Large displacements of up to 50 cm were observed along the roof of the stopes, and a maximum surface subsidence of 22.5 cm was observed.Backfilling was found to eliminate subsequent displacements and subsidence. The extraction of the upper orebody was found to influence displacements in the lower orebody. Finally, a subsidence profile was constructed to show the subsidence at all locations along the length of the surface and region of influence on the surface.

齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化

针对齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化问题,在分析边坡工程地质条件的基础上,将极限平衡法与数值模拟法相结合,评价原设计到界边坡稳定性,优化设计到界边坡的形态参数,探讨追踪距离对边坡三维稳定性的影响规律。研究结果表明:采用逐水平优化方法设计的到界边坡角为46°,每阶段的边坡二维稳定性系数均满足安全储备系数要求;边坡的三维稳定性系数与追踪距离呈负相关指数函数关系,当追踪距离为50 m时,齐大山铁矿东帮到界边坡角可设计为48°,整体边坡角提高了2°,经济效益显著。

大红山铁矿露天——地下联合开采岩移发展规律研究

地下开采产生的地表移动会影响邻近露天采场边坡的稳定性。以大红山铁矿露天—地下联合开采为例,采用微震、地表开裂观测等多种方法进行岩移监测和数据分析,探究了地下开采引起的岩体移动与地表开裂规律。首先,对历史监测数据进行了整理和分析,包括地表塌陷和裂缝的发育情况。其次,针对地下开采过程中的围岩变形特点,开展微震数据分析,获取了岩体损伤破坏信息。同时,结合矿山地质资料,统计数据得出了陷落角的变化范围。结果表明:大红山铁矿露天—地下联合开采,岩体移动发展阶段可划分为:冒落及地表贯通的岩移阶段、陷落区充分发展的岩移阶段、F2断层影响的陷落角非对称发育阶段、废石充填与深部开采下的岩移阶段。西北部陷落角发育范围为75°~81°、东南部陷落角发育范围为65°~82°。研究可为类似地质及工程条件矿山岩移发展规律分析提供一定参考。

基于数值建模的姑山铁矿采矿方法优化研究

姑山铁矿选用上向水平分层充填采矿法和上向进路充填采矿法在不同的地质条件下开采,为对采场结构进行优化,本研究通过理论分析和工程类比的方法提出3~4种采场参数方案,再根据数值模拟手段,从采场安全性、生产效率和生产安排等方面选出合适的采场方案,优化布置,为矿山安全高效开采、降低损失贫化提供设计参考。

基于三维稳定性算法的含水边坡形态优化研究

针对南芬露天铁矿南端帮含水边坡形态优化问题,应用平面凹陷形边坡三维稳定性算法配合二维刚体极限平衡法及对南芬露天铁矿南端帮含水边坡进行形态优化。研究结果表明,南芬露天铁矿南端帮到界边坡形态为:+262平盘宽度40m,+238、+214平盘宽8m,+178平盘宽12m;南端帮到界边坡的破坏形式属于圆弧滑动;岩土体自重、南部河流渗流弱化及自身强度特征是造成南芬露天铁矿南端帮到界边坡发生圆弧滑动的诱发因素。

铁矿露天开采提前转地下开采的方法研究

以某铁矿项目为研究背景,在分析露天开采提前转地下开采过程中存在的主要问题的基础上,提出具体的开采方法,涉及到露天开采境界、转采开拓系统、工程过渡关系、转采方案、无底柱分段崩落法的具体要点,同时优化开采工艺,改进开采参数。实践表明,通过实施该项目可提前5年结束露天开采,在保障安全的前提下顺利转入地下生产,该开采方法具有可行性,可为类似的煤矿开采提供参考。

露天铁矿采空区综合探测方法研究与应用

综合运用高密度电阻率法和地震映像法对露天铁矿采空区进行探测,并对探测结果进行分析对比,弥补了单一高密度电阻率法存在探测盲区、易受干扰和单一地震映像法定位复杂的缺点,准确推测出露天铁矿生产区域地下40m范围内空区的分布特征,解决了露天铁矿地下采空区探测的难题。运用该方法,在本区域内共探测出空区3处,并划定其展布范围,为矿山的治理工作提供了可靠依据。

露天铁矿边坡稳定性分析方法

采用模糊测度方法、有限元法及Bishop法对露天矿节理化边坡的稳定性进行了探讨,分析了在地下水影响下边坡稳定性随坡角及坡高的变化规律。研究结果表明,坡角达到45°时,最大失稳模糊概率为0.108 8,有限元法和简化Bishop法计算的安全系数分别为1.004 0和1.036 0。在保证合理坡角的前提下,坡高对边坡稳定性的影响是有限的。本文提出的综合分析方法可为今后露天采场的合理坡度以及合理矿山境界的确定提供一定参考依据。

露天铁矿安全爆破的参数确定和施工措施

基于迁安几个露天小铁矿的爆破设计、施工和爆破震动监测,通过对露天爆破自设计至爆破完毕的全过程中各个可控性因素对爆破安全性的影响分析,提出了迁安地区露天小铁矿安全爆破的参数确定及安全爆破的施工方法。

南芬露天铁矿高陡边坡危险性区划研究

为了研究露天采场最终边坡的稳定性和潜在危险性,采用模糊数学综合评判方法和GIS空间矩阵差值运算法,对本钢南芬露天铁矿采场高陡边坡进行了危险性区划的研究。根据南芬露天铁矿采场边坡植被发育、岩性特征、岩体完整性、节理频度、地质构造、矿山开采影响指数、稳定性空间差值综合系数等综合信息,定量评价并绘制出系统的南芬露天矿采场边坡危险性分区图,按照极危险、危险、次稳定和稳定级别,共划分为4大区,细化为35个亚区,并提出了相应的灾害防治对策,为露天矿未来5～10年开采计划和防治决策的制定奠定了科学基础。

我国大型露天矿开采的主要薄弱环节及其对策

针对我国国民经济发展对铁矿石工业的需要，结合我国铁矿工业的现状，对占铁矿石产量比重较大的露天矿生产的工艺过程、设备技术性能和状态、采场条件的变化状况及能量消耗、投资数量、作业成本等方面进行了全面分析研究，指出了制约我国冶金矿山生产发展的主要薄弱环节，提出了今后的技术发展方向。

基于高密度电阻率法的露天铁矿采空区探测的研究

露天铁矿开采区地下浅部大量采空区的存在,给矿山的人员及生产安全带来极大的威胁。为保证生产活动的顺利进行,必须对采空区进行精确探测。由于高密度电阻率法较常规电法具有信息丰富、精度高的特点,运用该法对露天铁矿采空区进行探测,结合数据反演断面图,在地下50m的范围内,共划定采空区四处,并精确划定采空区顶底板深度、水平范围和展布方向,为矿山的治理工作提供了可靠依据。并且在分析采集数据的基础上,总结出视电阻率识别模型及其主要特点,为地下采空区的划定提供了理论基础。

南芬露天铁矿高陡边坡失稳全过程物理模型试验研究

利用自主研发的深部地质工程灾害模型试验系统进行试验,模拟滑坡大变形失稳破坏的全过程。在模型内部布设小型NPR锚索进行力学监测,同时采用数字散斑技术对边坡位移进行监测,从试验角度研究滑坡大变形破坏时的边坡内部应力变化规律及NPR锚索在大变形破坏条件下表现出的力学特性。试验结果表明:边坡破坏表现出明显的阶段性演化过程,大致可划分为四个阶段:软化压密阶段、裂纹产生阶段、裂纹扩展阶段、滑动面贯通阶段。边坡失稳破坏过程中,NPR锚索发生较大变形但未发生破断失效,表明锚索能够在滑坡全过程中对其进行持续监测和加固。NPR锚索在试验过程中的受力特征与现场滑坡牛顿力监测结果相吻合,证明NPR锚索在滑坡超前预警方面具有有效性及合理性。

无人机遥感技术在北京首云铁矿储量动态监测中的应用

如何快速、准确、廉价地开展矿山监测一直是国土资源遥感领域的研究热点。以北京首云铁矿为例,首先在2014年8月和2016年10月分别对其进行了无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)野外调查;然后,利用无人机摄影测量技术(UAV structure from motion,Sf M)获取了高精度的数字地表模型(digital surface model,DSM)以及数字正射影像图(digital orthophoto map,DOM);最后,利用改进的地形变化算法(DSM of difference,Do D)快速计算出矿山动用储量体积变化,通过乘以该矿山平均含矿率、矿石平均体重以及矿石平均品位即得到储量变化。研究结果表明,对于露天开采的矿区,利用无人机遥感技术能够快速、准确计算出矿山动用储量,实现对露天矿山动用储量的动态监测,为矿山储量动态监测以及矿山环境监测提供了新的思路。

大型铁矿山露天转地下开采过渡方案优化

合理确定大型铁矿山露天转地下开采过渡方案是露天转地下开采矿山关键技术问题之一。以庙沟铁矿为研究对象,首先在系统分析露天开采终了阶段,境界外矿体空间赋存状态的基础上,对不同区域的矿体开采进行方案设计,确定其基建时间节点与逐年产能;然后依据矿山开采现状与计划,结合挂帮矿体开采及覆盖层形成方案,分析矿山露天转地下开采过渡期阶段的时空相关性,提出了4种可行过渡方案;最后以露天转地下平稳过渡为目标,结合现有规范、标准,提出方案优化的评价指标为投资、资源利用可靠系数、产能平稳系数和开采安全系数。采用模糊综合评价理论对可行方案进行优化,确定了庙沟铁矿露天转地下开采过渡方案为:北端帮挂帮矿体采用崩落法、西边帮挂帮矿体采用平硐溜井联合开拓和回填形成覆盖层的过渡方案。

阶段嗣后充填开采采场稳定性相似材料模型试验

根据司家营铁矿南区充填法开采设计,选取南区S16勘探线附近的采场,采用相似材料模型试验的研究方法,模拟了首采-450 m中段单盘的两步开采和充填过程,借助位移计、光纤传感器和压力盒等仪器监测了试验模型的地表沉降和围岩的变形及应力分布,分析了采场变形和应力变化规律及充填体的稳定性。试验结果表明,阶段嗣后充填法开采对地表影响不大,充填可以有效控制地表岩移;开采过程中采场整体稳定性较好,但二步回采后采场顶板和间柱变形均发生较大变化,回采后应及时对阶段空场进行充填,并适当提高充填体的强度。最终成果为开展多中段多盘区的矿体开采的进一步研究提供了基础依据。

南芬露天铁矿非电起爆网路系统可靠性研究

通过对南芬露天铁矿非电起爆网路系统的研究 ,确定了露天矿爆破常用的六种非电起爆元件和传爆结点的可靠度指标。针对南芬矿生产爆破的特点 ,推荐了四种典型的非电导爆管接力式起爆网路。对其中的两种网路进行了实际应用和评价。结果表明 ,这两种网路具有较高可靠性 ,降震效果明显 ,可以确保 2 90m平硐的安全。文中还介绍了网路可靠性的评价准则和计算方法。

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟

根据南芬铁矿露天转地下开采的工程设计,建立了露天边坡剖面模型,将地下开采对边坡稳定性的影响运用FLAC软件进行数值模拟分析,得出地下开采过程中露天边坡的位移场和应力场以及可能失稳的部位。根据分析研究的结果对矿山的生产提出了一些建议,以期对矿山的安全生产起一定的指导作用。

经山寺露天铁矿减小爆破振动的实践

在经山寺露天铁矿开采过程中,由于存在着露井联采、高边坡、周围建筑物或构筑物距离近等复杂地理环境,因此对爆破振动要求较高,经山寺露天铁矿在爆破作业中通过毫秒延期爆破技术、调整孔网参数和起爆顺序等技术手段来降低爆破振动。经过长期的监测,经山寺露天铁矿爆破作业对周围环境的影响稳定,爆破振动在合理范围内。

首钢铁矿沙厂采区露天矿山边坡工程地质特征

分析首钢铁矿沙厂采区的岩组及岩性、边坡岩体结构等地质特征,并进行工程地质分区。从岩体结构特征分析、结构面和边坡面产状的几何组合关系分析和极限平衡分析确定了边坡岩体的破坏模式。分析评价结果不仅对矿山开采具有重要意义,而且对同类矿山的边坡研究具有借鉴意义。