三山岛金矿“三下”开采工艺优化与灾害防治

以“三下”开采矿山的工艺技术与灾害防控措施优化为目的,通过数值模拟的方法对三山岛金矿“三下”开采案例进行剖析,采用调查、模拟和监测等方法分析了“三下”矿山矿床的开采技术条件,结合充填法开采的相关参数分析“三下”开采对地表的影响。针对护顶矿柱与开采顺序进行分析,通过对比不同开采顺序方案的效果选取最优顺序方案。结果表明:房柱交替开采方法按隔二采一的开采方案进行开采对于矿山更为安全有效,房柱交替上升式充填采矿法使得矿石损失率由13%降为4%。结合分析结果,针对断层和地表水体等因素制定了严密的开采方案与防控措施,并对矿区地表进行沉降岩移监测,确保“三下”开采的安全和高效。

基于数值模拟的高压采场卸压方案研究

为了安全开采含有较多采空区的矿体,制定了2种卸压方案,并采用FLAC^(3D)软件对矿体进行建模,模拟并分析了其卸压效果。结果表明,采用方案1(卸压巷道与凿岩巷道呈“非”字形、相邻卸压巷道间隔10 m)时,最小主应力在凿岩巷道两边及顶板附近分别从8 MPa和9 MPa降至5 MPa和8 MPa,最大主应力变化不大;采用方案2(交错式开挖卸压巷道、相邻卸压巷道间隔20 m)时,最小主应力在凿岩巷道与卸压巷道的交汇处从8 MPa降至4 MPa,最大主应力在下层凿岩巷道顶板附近由24 MPa降至20 MPa。模拟结果表明,方案2的卸压效果优于方案1。小厂坝矿区按方案2进行卸压巷道施工,安全地完成了60万吨矿体开采。研究成果对巷道卸压的工程实践具有一定参考价值。

深井开采关键技术难题与解决途径初探

我国矿产资源的勘探开采深度和能力仍落后于世界矿业强国,解决深部开采过程中的基础科学问题和关键技术难题任务迫切。针对山东黄金集团部分主体矿山面临的-1000m以下深部开采趋势,结合当前矿山开采已显现的实际问题,凝练了深部高地应力与灾害、深部岩石力学、深井建设与提升、深部降温、深部高效与低生态损害开采5个方面的关键技术难题,提出了相应的解决途径,并对企业近期开展的重点研究工作进行了阐述,为山东黄金集团及其他金属矿山企业深部开采的技术攻关和工程实践提供了思路和方向。

循环冲击荷载下含孔洞岩石损伤特性与能量耗散分析

为探究隧道工程开挖过程中外部荷载对隧道围岩多重扰动的影响,采用霍普金森压杆(SHPB)装置进行不同冲击荷载(0.6、0.7、0.8 MPa)和冲击方式(等幅与不等幅冲击气压)下的循环冲击试验,以此分析冲击载荷作用下含孔洞岩石试件的动力学特性、损伤特征、能量耗散和破坏形态。结果表明:基于一维应力波理论和界面连续条件得到适用于含竖向孔洞岩石试件计算的改良损伤计算公式;竖向孔洞的存在会影响岩石应力-应变曲线的变化趋势,并在经历数次冲击后尤为显著;花岗岩损伤积累随平均应变率增大呈幂函数增长,且随冲击荷载的增加呈现良好的规律性;积累比能量吸收值随循环冲击的进行逐渐增大,且试件的破坏模式经历了横向拉伸破坏、横向拉伸-轴向劈裂组合形式、轴向劈裂破坏的转变。

基于核主成分分析与SVM的岩爆烈度组合预测模型

为了更好地预测岩土工程中的岩爆烈度,建立了基于多类型核函数的主成分分析方法与遗传算法或粒子群优化算法(GA/PSO)优化的支持向量机(SVM)相结合的组合预测模型。选取围岩最大切向应力σθ、岩石单轴抗拉强度σt、岩石单轴抗压强度σc、应力集中系数SCF、脆性指数B1和B2以及弹性应变能指数Wet共7个指标构成岩爆预测指标体系。基于统计的246个国内外岩爆实例数据,分别运用主成分分析和基于线性核函数、RBF核函数以及MLP核函数的主成分分析对数据进行预处理,得到2~4个线性无关的主成分。再将降维后的数据输入GA/PSO优化的SVM模型进行训练和预测。经测试,基于RBF核函数的主成分分析方法与PSO-SVM相结合的模型预测准确率达到了92.3%,为最佳组合模型,为岩土工程中的岩爆烈度预测提供了一种可靠的方法。

含孔洞岩石在静应力下的循环冲击试验研究

为探究地下工程开挖过程中外部荷载对周边围岩多重扰动作用的影响,进一步开展岩石在动静组合作用下的循环冲击试验研究,通过改进式SHPB试验装置研究含横向贯通孔洞花岗岩(φ50 mm×50 mm)在循环冲击荷载下的动态力学特性,采用轴压水平分别为0MPa,0.3σf,0.4σf,0.5σf,0.6σf,0.7σf进行循环冲击试验(σf为单轴平均抗压强度,单位为MPa)。结果表明:在冲击荷载作用下,峰值应力随着冲击荷载作用次数的增加先增大后减小,并随着平均应变率的增大而增大;弹性模量随着冲击次数的增加先增大后降低,在不同轴压水平作用下试件冲击破坏形态均为轴向劈裂破坏模式;随着应变速率增大,破裂面逐渐增多,破碎程度加剧,碎块尺寸减小;应变率较小时,破碎效果不明显,应变率较大时,破碎效果显著。

基于岩体质量等级的巷道围岩承载结构分析

针对深部开采下巷道稳定性问题,以某铅锌矿568 m水平中段巷道为工程背景,通过支撑结构理论计算模型,结合FLAC3D数值模拟实验,揭示不同岩体质量等级下巷道承载结构分布特征,分析岩体质量等级对各承载结构区域下最大、最小主应力分布及塑性破坏特征的影响。研究发现:(1)岩体质量等级每提高一级,浅、深和关键支撑层厚度分别平均增加0.43、0.65、0.21 m,该矿深部巷道的浅、深和关键支撑层厚度分别在0.42~0.85、2.31~3.08、0.46~1.02 m之间;(2)随着岩体质量等级的增加,各支撑层内最大、最小主应力值呈增加趋势,不同区域内应力分布具有明显的差异性;(3)关键支撑层外边界到巷道边界之间的围岩会发生塑性破坏;围岩强度较低时,浅部支撑层内巷道底板及拱角容易出现拉伸破坏,这导致部分巷道出现底角破碎、两帮岩体沿节理面破坏的现象。岩体质量等级越高,关键支撑层离巷道越远,塑性破坏范围越大。

不同损伤程度花岗岩在冲击荷载作用下的动态力学特性

为研究不同初始损伤下花岗岩的动态特性,通过理论分析定义了岩石损伤程度计算,利用霍普金森杆设备分别对损伤程度为13%、21%、28%、37%、40%、49%岩样进行临界气压冲击试验研究。试验结果表明:变形模量较好反应了岩样的损伤程度,岩样损伤程度随变形模量的减小在增大,其抗冲能力在减弱;不同损伤程度岩样在冲击荷载作用下,随损伤程度增大,峰值应力逐渐减小,而动态峰值应变、破坏应变和应变率有递增趋势;不同损伤程度试样破坏模式有明显的不同,岩样破坏块度随损伤程度的增加更趋于破碎。

基于ANSYS-FLAC^(3D)的深部采场结构参数优化研究

为了解决湘西金矿沃溪矿区在深部开采存在的采场稳定性差、顶板冒落等一系列问题,采用有限元软件ANSYS与有限差分软件FLAC^(3D)耦合模拟跨度为3 m、4 m、5 m、6 m的4种采场开挖方案,对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化,优选出深部采场最优跨度。结果表明,当采场跨度为4 m时,在采场安全稳定的同时采矿效率最大化。研究结果对同类矿山深部采场结构参数选取具有借鉴意义。

双孔洞式双裂隙类岩石力学特性及裂纹扩展分析

为了研究单轴压缩下含有双孔洞和双裂隙缺陷岩石的力学响应,通过完整类岩石室内单轴压缩试验和颗粒流程序PFC2D模拟试验试样的弹性模量和峰值强度等相关参数及破坏形态的对比分析,最终选取一组合理的细观参数,对双孔洞、双裂隙和双孔洞式双裂隙试样进行单轴压缩模拟试验。研究表明:双孔洞和双裂隙缺陷显著弱化了岩石抗压承载的力学特性,双孔洞缺陷的弱化效应大于双裂隙,随裂隙的倾角增大,双裂隙对岩石的弱化作用逐渐减小,且双孔洞和双裂隙对岩石产生的共同弱化效应小于叠加弱化效应;当裂隙的倾角较小时,试样的初始裂纹萌生于裂隙尖端和孔洞与裂隙的岩桥,孔洞与裂隙较容易贯通,随倾角增大,孔洞的上下部开始萌生初始裂纹,且当倾角为90°时,初始裂纹仅萌生于孔洞的上下部,孔洞与裂隙不贯通;双孔洞式双裂隙试样的破坏模式主要为拉伸破坏,且拉伸破坏主要发生在孔洞的上下部、外侧和裂隙的尖端,剪切破坏主要在孔洞与裂隙的岩桥产生。

非共面断续裂隙类岩石试件破断试验与分析

为了探讨不同数目、不同倾角下非共面断续裂隙岩石的力学特性和裂纹演化规律,采用RMT-150岩石力学加载试验机单轴压缩含预制裂隙的类岩石试件。结果显示:当主裂隙水平时,增大次裂隙倾角,试样峰值强度先增大后减小再增大;当主裂隙倾斜时,增大次裂隙倾角,试样峰值强度先增大后减小;次裂隙倾角为30°、45°和60°时,第二条次裂隙的存在对试件承载力有一定的强化作用,三裂隙试件峰值强度比双裂隙试件峰值强度大;水平裂隙裂纹萌生的位置不在裂隙尖端且具体位置受次裂隙的影响;预制裂隙出现相互贯通,主要贯通模式为拉贯通和拉剪混合贯通,破坏模式主要为对角剪切破坏;运用PFC2D数值分析软件进行模拟试验,数值模型的破坏模式与室内加载下的试样破坏情况基本一致,模拟试验较好地反映了试样受压后裂隙的裂纹演化过程。

大数据背景下科研档案信息化管理策略

为促进科研事业更好发展,本文对大数据背景下科研档案信息化管理策略进行研究。首先,阐述了大数据背景下科研档案特征;然后,介绍了大数据背景下科研档案信息化管理问题;最后,提出了大数据背景下科研档案信息化管理策略,希望能够给相关人员提供一些参考。

新城金矿深竖井开挖岩爆危险性预测

选取新城金矿新竖井-930 m以下6个水平的岩芯作为研究对象,从岩石力学性质、围岩应力状态、围岩条件3个方面选取8个评价指标,采用熵权法和逼近理想解排序法(TOPSIS法)建立了岩爆多指标综合危险性等级预测模型.采用数值模拟方法,分析了竖井深部开挖后围岩应力与弹性应变能分布;结合花岗岩三轴试验结果和地震学理论,从能量角度分析了竖井开挖后岩爆危险性.结果表明:岩爆危险性并非随深度线性增长,而是受岩石性质、岩体完整性、地应力环境、开挖引起能量积聚等多因素综合作用结果;新城金矿竖井深部施工具有强岩爆危险性,需加强监测并采取卸压措施.建议改变传统短掘短支工艺,采用柔性让压支护手段进行岩爆防控.