基于CRITIC赋权的回采顺序优化模拟研究

回采顺序影响着矿体的安全高效开采。针对某深部金矿设计了4种回采顺序方案,采用MIDAS/GTS-FLAC3D耦合模拟的方法模拟采场开挖充填的过程,研究回采顺序对矿体和围岩应力应变的影响,并建立基于CRITIC赋权的综合评价模型,对4种方案进行综合评价。结果表明:在不同的回采顺序方案中,回采顺序对矿房中的应力和位移具有明显的影响。各个方案的最大主应力、顶板沉降位移、底板鼓起位移和边帮水平位移均随着开采时步的增加显著增长,最大拉应力则呈现波动趋势。4种方案的综合评分确定前进式隔一采一的回采方案为最佳回采顺序方案。     

朱兰铁矿深部急倾斜厚大矿体回采顺序优化研究

合理的回采顺序是深部矿体安全高效回采的关键。为确定朱兰铁矿深部矿体阶段空场嗣后充填采矿法的最佳回采顺序，设计了4种盘区内采场回采方式和3种矿房回采顺序，利用AutoCAD-Midas-FLAC^3D耦合建模技术，分析了各方案回采过程中的应力和顶板下沉位移变化、盘区回采结束后的塑性区范围及分布情况。结果表明：盘区内采场“隔二采一”和矿房“中央向两翼开采”的回采顺序方案应力集中程度低，顶板下沉位移量变化小，塑性区范围及分布情况好，且回采工艺简单，有利于提高采场稳定性，确定为最优回采顺序。研究成果可为朱兰铁矿深部矿体回采提供技术依据，也为同类型矿山回采顺序设计提供借鉴。     

基于协同测度模型的深部金属矿体回采顺序优化

为克服某矿深部矿体开采过程中地压管理难的问题,基于协同开采理念,设计了三种不同开采顺序方案。采用Phase2数值模拟软件建立矿体开挖模型,分析了不同回采顺序下矿体围岩应力和位移的变化规律。结果表明,随着间隔矿柱数的增加和高强度充填体范围的扩大,采场地压得到有效控制。其中,方案1开采顺序优化程度较低,方案2与方案3开采顺序优化程度较高;以此为基础,综合技术、经济两种指标构建出深部矿段开采顺序优化的协同测度模型,计算出三种回采方案的协同度分别为0.063、0.178、0.196,确定了方案3为最优开采顺序方案。     

基于协同测度模型的深部金属矿体回采顺序优化研究

为克服某矿深部矿体开采过程中地压管理难的问题,基于协同开采理念,设计了三种不同开采顺序方案。采用Phase2数值模拟软件建立矿体开挖模型,分析了不同回采顺序下矿体围岩应力和位移的变化规律。结果表明,随着间隔矿柱数的增加和高强度充填体范围的扩大,采场地压得到有效控制。其中,方案1开采顺序优化程度较低,方案2与方案3开采顺序优化程度较高;以此为基础,综合技术、经济两种指标构建出深部矿段开采顺序优化的协同测度模型,计算出三种回采方案的协同度分别为0.063、0.178、0.196,确定了方案3为最优开采顺序方案。     

某铜矿山开采方案数值分析

随着浅部资源的逐步枯竭,某铜矿拟进行深部开采,针对3种回采方案建立模型模拟深部回采,结果表明:各回采方案的巷道开挖后的位移没有达到危险范围,回采进路顶板及两帮塑性区主要呈现拉伸屈服,其应力云图主要以压效应为主;对比3种方案,回采进路规格宜为4m×3.5m。     

深部上向进路充填采矿的回采顺序优化模拟研究

深部开采的最直接威胁是岩爆动力灾害,尤其是上向进路采矿方法的不合理回采顺序会造成更为严重的岩爆灾害现象。针对会泽矿业矿山厂深部上向进路充填采矿的回采顺序,采用数值模拟方法,基于模拟的应力变化特征、围岩移动发展特征、塑性区发展特征三个评价对象,开展深部回采顺序优化的模拟对比分析研究。模拟研究结果表明,“隔一采一”方案在整个回采过程中不断将高应力集中区域向远处推移,整个回采过程都处于一个低应力范围内,对于整个卸荷塑性区的发展推动作用更为明显,对采矿范围内岩爆动力灾害的调控也最为显著。     

深部金属矿山卸压开采研究

为了确保深部资源的安全高效经济开采,以广西某矿业公司深部105号矿体作为研究对象,针对105号矿体即将开展的大规模开采过程中有可能出现的应力诱导矿压灾害,开展了卸压开采研究。根据矿区105号矿体及围岩的岩爆倾向性结论,结合矿区开采技术条件与开采工艺、地应力水平与岩体力学参数,提出了4种卸压方案,并利用FLAC3D及Plot Digitizer软件对4种方案的卸压效果进行模拟分析。结果表明:采场两侧布置卸压槽卸压方案使采场周边应力降低14.8%;切顶和拉底布置卸压槽卸压方案卸压不成功;在上盘深孔卸压爆破卸压方案使采场周边应力降低50.4%,在矿体与围岩之间能形成有效的应力隔离带;矿块分步回采方案使采场周边应力降低63.6%,最终通过最大主应力比较分析确定矿块分步回采为最优方案。     

甲玛铜多金属矿盘区合理回采顺序动态模拟研究

在甲玛铜多金属矿地上地下并行大规模开采的复杂条件下,针对地下二期复杂厚大矿体的安全高效回采问题,综合分析矿山开采现状的基础上,提出2种盘区回采顺序方案,采用数值模拟方法对不同的盘区回采方案进行了分析优选,通过对比分析不同回采顺序条件下采场等关键部位的应力、位移的动态响应特性,确定盘区间隔回采方案最佳,该方案可为地下二期矿体安全高效开采提供技术支持。     

某铁矿高应力条件下矿柱回采顺序优化

合理的回采顺序可有效释放岩体开挖聚集的能量,改善采场顶板及矿柱周围岩体的应力分布,防止发生大规模突发性地压活动。以某铁矿为例,采用FLAC~(3D)软件对该矿矿柱回采顺序进行了数值模拟分析,通过比较不同回采顺序条件下产生的应力和位移情况,得出了矿房回采充填后矿柱的最优回采顺序,可供深部高应力矿床安全高效开采参考。     

基于模糊物元模型的矿房回采顺序方案优选研究

以某矿山矿体开采为研究对象，提出了波浪型开采、倒V型开采和斜线型开采等3种回采方案。利用FLAC^3D对3种方案进行回采顺序模拟，给出了各方案回采顺序对采场应力、位移以及塑性区的影响趋势。在此基础上选取最大主应力、最大拉应力、顶板沉降位移、底板鼓起、边帮水平位移和塑性区体积共6个评价指标构建了模糊物元评价模型，采用变异系数法确定各指标值的权重，最终确定3种方案的关联度分别为0.9190，0.9774，0.9251，按照最大关联度原则确定了倒V型开采方案为最优方案。该研究思路可为类似矿山提供参考。     

红透山铜矿深部采场回采顺序的数值模拟及优化

针对红透山铜矿处于高应力环境下的深部采场,为确保回采过程中的采场稳定性,通过数值模拟探讨合理的回采顺序。基于矿山实际生产条件,提出6种回采方案,并采用FLAC3D进行数值模拟计算,分析不同方案回采过程中的应力、位移分布特征。计算结果表明：方案六所处的应力环境最为有利,安全性最高,矿柱明显起到了缓解顶板应力集中的作用,顶板、帮壁处是应力最为集中区域;方案二在回采过程中竖向位移最小,但在最终状态各方案位移较为接近。综合考虑,方案六为最优回采顺序。     

地下矿山缓倾斜多层矿体协同开采设计实践

云南锡业股份有限公司老厂分公司13-8#矿群为缓倾斜多层矿体，属于典型的复杂难采矿体。为实现该矿群的安全、高效和经济开采，对传统的上行式及下行式开采方案进行了分析，指出了传统方案的利 弊，通过引入“协同开采”理念，提出了缓倾斜多层矿体的协同开采设计方案。该方案将缓倾斜多层矿体的开采扰动、采空区处理、地压管理控制三者结合起来整体考虑，根据矿体赋存条件，将13-8#矿群划分为上盘 区矿块、下盘区矿块及13-8-7#倾斜矿体，并完成了矿群和上、下盘区矿块开采顺序的优化设计。研究表明：协同开采设计方案充分考虑了各层矿体的开采技术条件，通过矿块划分和回采顺序优化，实现了多层矿体的 协同开采，有助于提高缓倾斜多层矿体开采的安全性、高效性和经济性。该方案为实现老厂分公司13-8#矿群开采提供了新思路，也为其他类似矿体开采设计提供了借鉴。     

基于协同开采理念的急倾斜薄矿脉群集群连续化回采工艺研究

急倾斜薄矿脉群开采多采用浅孔留矿法，该方法开采存在产量小、效率低，劳动强度大等不足。基于协同开采理念，对已有的薄矿脉开采方法进行了分析，设计了一种新型的集群连续化回采方法，即深孔分段空场上向嗣后充填连续采矿法。该方法将阶段划分为分段，分段内划分矿房，矿房内不留间柱和底柱，一步骤回采，随后进行充填，回采与充填间隔进行，同一个阶段内的矿房连续回采，再无后续作业。针对青海省某金矿6条矿脉（M5、M6、M7、M8、M9、M10），提出了间隔台阶式连续回采顺序，并对该回采顺序进行了数值模拟分析。结果表明：最大位移约为16.8 mm，最大主应力为0.076 7 MPa，实际塑性区范围为2~5 m，可达到安全规范要求。矿山实践表明：该采矿法贫化率为9.51%，损失率约为7.98%，采场生产能力为96 t/d，中段生产能力为576 t/d，与该类型矿床开采常用的浅孔留矿法相比（贫化率13.57%，损失率15.61%，单个矿房生产能力62 t/d），能有效提高矿山机械化连续开采水平，提升矿山生产能力和回采效率，有效确保多矿脉同时回采时的安全有序。     

基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控研究

随着浅层磷资源的逐步枯竭，磷矿山企业逐步转向深部开采，然而深部磷矿开采中的岩爆灾害突出，对井下人员和设备造成了严重的安全隐患。以某磷矿深部开采中呈现的岩爆现象为例，结合工程开挖环 境与开挖工况，引入“协同开采”理念，从应力转移、应力防控和岩性改善的角度对深部磷矿岩爆防控进行了研究。结果表明，①井下岩爆主要表现为开拓巷道掌子面附近的即时型岩爆和巷道交叉处及采区矿柱中上 部的滞后型岩爆；②对采场切割巷道掌子面附近采取“品”字形错位布置和泄压挂网的主动防护方式，可有效降低岩爆产生烈度和岩爆发生次数，并对岩爆瞬间飞溅碎屑进行阻拦；③通过优化矿区尺寸，采用间隔错 位开采方式优化回采工艺，并进行采区充填，可有效降低开挖引起的采区应力集中程度，从而在控制工程成本的同时降低作业现场安全隐患程度。基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控思路的提出，对于确保磷 矿深部安全高效开采具有一定的借鉴意义。     

宜昌晒旗河磷矿条带充填法采场结构及回采顺序研究

复杂地形条件下矿体安全高效开采研究对于释放矿山资源产能有着重要意义。为解决目前房柱法开采对地表扰动程度大且矿柱难以回收等问题，基于条带充填开采技术，从采场结构及回采顺序两个方面对宜昌晒旗河磷矿展开了适应性研究，以期在提高矿石回收率的同时减少地表扰动。首先依据晒旗河高山河谷地形下地应力特征，在盘区内划分了高低应力采区，构建了分区采场结构，并引入极限强度理论得到条带矿柱的合理宽度；然后设计了高应力采区“隔一”、低应力采区“隔一采一”的条带回采顺序，运用FLAC3D数值软件优选出高、低应力采区间的回采顺序，研究矿体在开挖过程中围岩应力变化特征及地表变形特征。结果表明：①从低应力采区向高应力采区的回采顺序优势明显，可缓解高低应力采区的应力不均匀程度；②在整个回采及充填过程中，采场围岩较稳定，矿柱所受的垂直压应力均小于抗压强度；③高山河谷地形下地表沉降曲线演化特征为“U→V→U→W”，地表沉降得到了有效控制；④所设计的条带充填法与传统房柱法开采相比，矿石开采效率得到了大幅提升，可为晒旗河磷矿及类似高山河谷地形下矿床开采提供技术指导。     

分段空场嗣后充填采矿法集约化开采顺序优化研究

某矿山是一个水文地质条件复杂，生产多年的老矿山，矿山采用空场法开采，多中段同时生产，采场多，生产效率低，时有采场顶板冒落等问题发生，严重影响企业的安全生产。为了解决这些问题，企业采用了分段空场嗣后充填采矿法，虽然大大改善了采场回采的安全，但矿山采用多中段生产，造成中段间相互影响，生产效率低，且存在潜在安全隐患，本研究在分段空场嗣后充填采矿法的前提下，采用数值模拟软件，依据摩尔-库伦破坏准则，通过对拟定的不同开采顺序采场回采进行数值模拟，分析不同开采顺序采场的应力及位移的变化情况，从而能选择适合矿山的开采顺序，为矿山实现集约化、规模化开采提供了依据，对矿山的安全、高效、经济的回采有至关重要的意义，也为类似矿山的开采提供了借鉴依据。     

新城金矿深部采场结构参数和开采顺序优化研究

采用有限元数值模拟计算方法,对新城金矿深部采场的4种结构参数和2种开采顺序等6个方案进行了不同开采时期的优化分析和比较,获得了深部采场的最佳结构参数,研究中采用“品”字形连续开采的工作面布置方式可形成免压拱效应,有利于采场的稳定性。     

大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究

为深入研究金属矿山岩层移动及地表变形规律，针对大红山铁矿大规模深部崩落法回采岩层冒落及地表变形的特点，分析了深部开采对岩层及地表变形的影响和时空关系。通过矿山现场长期观测及实验室相似模拟试验，揭示了岩层冒落移动变形、地表塌陷过程和“三带”规律，认为金属矿山采用崩落法大规模深部开采后在地表形成了一个以裂隙为引导的塌陷区，明显存在崩落带和裂隙带，弯曲变形带不明显，但其岩层变形过程仍具有“三带”破坏特征。上覆岩层冒落依次经历了三个过程，即首先呈现正三角拱状冒落，向上发展并发育到地表，再形成小范围塌陷，后期以该小范围塌陷点为中心向四周扩张，呈现倒三角的敞开式发育。在上述分析的基础上，进一步分析了矿山深部巷道围岩变形特性及造成破坏的原因，提出了防治上覆岩层冒落的围岩抗变形措施。     

深部矿产与地热资源协同开采模式

为了解决深部矿产资源开采所面临的高温问题，降低深部地热开采成本，以基于开挖的增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems Based on Excavation Technology， EGS-E）为基础，提出了一种 矿产与地热资源协同开采模式。该模式以围岩温度为标尺，将地质资源类型分为低温资源（50 ℃以下）、中温资源（50~100 ℃）和高温资源（100 ℃以上），对应的开采模式分别为低温矿产开采模式，中温“热矿 共采”模式和高温地热开采模式。低温资源采用传统的矿产开采模式，以矿产资源开采为主。中温资源采用先采热后采矿的热矿共采模式，在对中温型地热资源进行利用的同时，可增加可采矿产资源储量。高温资源 采用基于开挖的增强型地热系统（EGS-E），采用独特的热储致裂和热能交换技术实现地热资源大规模开采。研究表明：热矿协同开采模式将传统采矿技术与增强型地热系统相结合，既能消除中高温区域的热害影响， 保证矿产资源安全开采，又能实现中温区域地热资源利用以及高温区域地热资源大规模开采；该模式以中高温地热资源的开采弥补矿产资源开采因温度升高引起的成本激增，同时以低温区域矿产资源开采缓解深部地 热资源开发的巨额投资压力，为深部矿产和地热资源安全高效开发提供了一种新的方案。