基于数值模拟的某铜矿深部采场结构参数优化研究

某铜矿深部矿体品位较高,采场顶板破碎,目前采用分层充填采矿法开采。为保证深部矿体的安全、高效开采,结合该铜矿开采技术条件,提出采场结构参数优化方案,并对-580m水平采用分层充填法的采场结构参数进行分析验证。运用ANSYS软件建立三维模型,并导入有限差分软件FLAC~(3D)中模拟采场的开采,对不同开采方案下采场的应力、位移及塑性区进行对比分析。模拟结果表明:矿房宽度为6m,点柱尺寸为4.0m×4.0m,矿柱间距为5.0m的方案为最优方案。     

基于FLAC~(3D)的厚大石膏矿体深部采场稳定性研究

针对山东某石膏矿-250m水平以下厚大矿体,采用数值分析软件FLAC~(3D)对此深部石膏矿体采场结构参数进行开挖模拟。研究表明:当采场结构参数为采高10m、矿房跨度6m、矿柱宽度6m、分层厚度6m时矿房回采结束后,采场四周角落处应力集中明显,易发生剪切塑性破坏,矿房顶板中央发生最大位移变形;当矿柱破坏导致矿房连通时,矿柱承载的压应力变为矿柱完整时的1.71倍,超过石膏矿体的抗压极限,矿柱及围岩出现塑性破坏,采场失稳。     

某矿-340m水平以下采场结构参数优化研究

为了寻求某矿-340m以下矿体回采的合理结构参数,采用FLAC3D有限差分软件,建立采场结构模型,对矿体的回采进行模拟。运用正交试验的特性分析了不同尺寸的矿房宽度、间柱宽度、顶柱厚度、分层高度在矿房回采后对矿柱安全系数与位移的影响,并最终确定最佳的采场结构参数为阶段高度70m,矿房宽度8m,间柱宽度8m,顶柱厚度8m,底柱厚度6m,分层高度4m。     

软岩矿山采场结构参数优化

软岩矿山采用矿房法回采时,其顶板往往存在较多节理和裂隙,已不适合用连续梁理论来分析,项目组应用伏萨尔梁法计算梁上最大抗压应力,并对某石膏矿山不同采场结构参数顶板稳定安全系数进行了评估计算,运用Flac-3D模拟不同条件下采场最大主应力及位移分布情况。研究结果:矿房跨度增加,顶板的最大拉应力成正相关,顶板沉降量也成正相关;顶板厚度的增加,使得顶板的拉应力峰值呈上升趋势,而顶板沉降位移呈减小趋势;最终确定采场结构参数为:矿房顶板厚度0.75m,跨度10m。     

龙滩坝矿段采场结构参数及地压控制数值模拟研究

龙滩坝矿段矿体的直接顶底板大多为铝土页岩和黏土岩,顶板稳固性较差,有必要对开采过程中的采场稳定性进行模拟分析。采用3D-σ数值模拟软件建立三维模型,设计了直接顶板下不同采场跨度、切顶后不同采场跨度、留点柱等采场结构形式,对各种采场结构下矿岩的应力、位移、塑性区和安全率的分布进行了分析,结果表明:因矿体直接顶板稳定性较差,采场跨度对顶板稳定性的影响较大,应将采场跨度控制在6 m左右,才能保证开采过程中的顶板稳定;通过对切顶方案的模拟分析,认为将稳定性较差的直接顶板切除后,在间接顶板下采场跨度能达到15 m左右;根据模拟结果并结合现场实际情况,采场应预留3 m×3 m的点柱,点柱间矿块的跨度宜控制在6 m,以保证采场直接顶板的稳定。     

基于FLAC-3D人工假顶与采场结构参数优化

针对矿体破碎、支护困难的现状,河北某矿采用下向进路充填采矿法并构筑人工假顶。为确定人工假顶承载层厚度、采场宽度与高度的最优组合,利用数值模拟软件FLAC-3D模拟了0.4m、0.5m、0.6m3种承载层厚度下的不同采场结构参数的27个方案。通过应力云图、顶板最大拉应力、顶板最大沉降位移的分析,结果表明,人工假顶厚度0.5m,采场宽3m,高3.5m的方案为最优方案,为矿山的安全、经济、高效的生产提供了理论依据。     

空场嗣后充填开采充填体与围岩作用机理研究

为了分析空场嗣后充填采矿过程中充填体与围岩的作用机理,以某矿山M1矿体开采为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件分析了矿体开采后围岩的应力、应变及塑性分布以及采场被充填以后充填体与围岩之间的作用关系。结果表明:充填体可有效缓解或转移矿房底板及矿柱的应力集中状态,对矿房底板及矿柱的位移抑制作用较明显,能够改善采场围岩的塑性分布范围但改善的程度有限。     

新田岭钨矿区厚大矿体采场结构参数优化研究

根据新田岭钨矿区211号矿体开采技术条件,对该厚大矿体拟采用分段空场嗣后充填法回采。为确定合理的采场结构参数,确保矿山安全、高效生产,采用FLAC3D三维有限差分软件对9种不同采场结构参数进行了数值模拟计算,分析不同矿房、矿柱尺寸条件下采场稳定性、围岩应力、位移的变化规律,结果表明:矿房和矿柱宽度是影响采场稳定性的重要因素;随着矿房宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应增大;随着矿柱宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应的减小。     

GCRN评价模型在泥河铁矿采场结构参数优化中的应用

为确定泥河铁矿合理的采场结构参数,提出一种反映采场出矿波动的评价指标——矿块回采波动率,并选取安全系数、矿块回采波动率、大主应力、矿房顶板沉降量4个评价指标,利用所构建的GCRN(灰色关联相对贴近度)评价模型进行综合评价。结合泥河铁矿工程实际对不同采场结构参数的11个方案进行数值模拟,分析两种工况条件下采场围岩应力应变状态,将数值模拟分析结果应用于GCRN评价模型,利用计算所得的灰色关联相对贴近度进行方案优选,最终确定方案6为最优方案,其矿房和矿柱宽度均为20m。     

某地下矿山采矿方法及参数的数值试验研究

在采场结构稳定的前提下,为了降低矿石二次贫化,利用三维数值分析程序,模拟了乳山市金矿深部分别采 用留矿法和上向不胶结充填分层开采两种采矿方法,得出乳山市金矿在-485m水平以下,上向不胶结充填分层回采 方法是首选方案,并确定了该回采方法的矿房参数。     

留矿法开采露天边坡挂帮矿采场结构参数研究

以国内某露天矿山挂帮矿开采为工程背景,利用FLAC3D有限差分数值模拟软件,分析了采空区形成后采场周边塑性区分布、最大主应力分布以及采场变形,探究了境界矿柱和间柱宽度对采场稳定性的影响。结果表明,采场容易破坏的位置主要位于境界矿柱底部,且随着境界矿柱宽度的减小,其拉应力集中程度与塑性区范围均有所增加。间柱宽度减小,会导致采空区右侧底角处以及间柱底部的压应力增加,同时间柱塑性区范围逐渐增大,直至贯通。最终得到该矿挂帮矿回采的合理采场结构参数为:境界矿柱宽度16m,间柱宽度10m。     

崩落转充填开采地压显现规律及稳定性监测

露天转地下开采后,在进行崩落法转充填法开采过程中,过渡采场的稳定对维护露天边坡的稳定至关重要。采用FLAC~(3D)对无底柱分段崩落法转分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采过程中的采场地压显现规律进行了数值模拟分析,结果表明:崩落法采场底部结构中的应力较开采前增大了2 MPa;充填法二步骤开采矿柱时,采空区两侧及顶板应力突增2 MPa。采用钻孔应力计等仪器对310#矿房回采过程中采场的稳定性进行了为期56d的现场监测,监测期间采场应力变化幅度较小(3.0~4.2 MPa),监测区域平均收敛速率仅为0.086~0.20mm/d,采场整体较稳定,验证了数值模拟结果的准确性。     

缓倾斜极薄矿体空场法开采方案优化分析

根据矿山实际情况利用三维有限元动态仿真模拟的方法对采场结构及推进方向等问题进行优化分析,结果表明该矿应该采用盘区间柱与点柱联合支撑顶板的方式开采,且盘区连续矿柱尺寸不小于3m,点柱尺寸不小于2.5m,采场跨度5~7m。此外沿走向方向的推进对整体开采影响较小,推进方向可以灵活布置;而垂直走向方向的推进,建议采用由中间向两端开采的推进方向作业。     

急倾斜中厚钾盐矿体的采矿方法研究

针对老挝某钾盐矿的急倾斜中厚矿体形态变化大,矿体直接顶板为泥岩,对安全性要求高的特点,对比分析房柱式上向分层充填采矿法和点柱式嗣后充填采矿法的布置参数、采场生产能力、工艺技术和采场充填周期等。结果显示,房柱式上向分层充填法安全可靠,采场生产能力大,且能将尾盐和老卤及时充填至采空区,适合作为急倾斜中厚钾盐矿体的优选采矿方法。     

某深部石膏矿体采场稳定性研究

通过对比某石膏矿-300m水平以下厚大矿体不同矿块结构参数时的矿石回采率,优化并确定最优采场结构参数,并通过数值模拟分析验证矿体开挖的稳定性。结果表明:当矿房采高9m、矿房跨度8m、矿房间矿柱宽度7m、分层厚度8m时,参数最优,回采率最高,安全稳定性最好,采场能够维持自稳。     

急倾斜中厚矿体开采破碎围岩移动规律研究

针对某锑矿体上盘围岩破碎的复杂条件,为了保证采矿作业的安全,采用模拟环境再造的方法将中厚矿体进行分区开采,首先分层开采靠近上盘破碎围岩的矿体,然后充填形成人工护壁,最后分层开采靠近下盘的矿体。运用三维数值模拟软件对矿体回采过程进行多组典型试验分析,比较人工护壁厚度、矿房长度、回采高度和充填材料等对围岩移动变形影响的主次关系,并分析开采过程中围岩的移动规律。研究结果表明,人工护壁厚度对破碎矿体围岩移动影响最大,然后依次为充填材料、矿房长度和回采高度,因此,确定合理的人工护壁厚度是控制围岩变形破坏的关键。     

阶段充填采矿优化设计可靠性分析与稳定性评价

针对充填采矿优化设计中充填体力学参数中诸多因素的不确定性,开展了地表岩移可靠性分析和采场稳定性评价。首先,基于某铁矿山超大采场阶段嗣后充填3种回采模式的优化设计方案,设计了充填强度正交实验,运用FLAC3D软件对矿山充填回采过程进行了数值模拟和岩移计算;其次,应用有限元正交设计算法,分别得出该矿各中段地表岩移的失效概率、可靠度指标和安全系数,开展了不同优化设计的采场稳定性评价。研究结果表明,矿体自下向上3个回采阶段可靠度依次降低,其中-250m中段地表发生剧烈沉降和变形;3个回采方案中,点柱式回采方案采场安全性最好,能满足岩移控制要求,适于工程的长期稳定性开采。     

采场稳定性及结构参数的有限元数值模拟研究

根据鸡笼山金矿设计的盘区机械化分层充填采矿法以及工程地质与环境条件,采用有限元方法研究了矿区大面积开采和盘区开采时的地面、采空区、采场的稳定性状态,在确保地面工业设施有效保护和采场安全开采的条件下,根据有限元分析计算结果实现了对尾砂胶结充填体配比的选择以及采场矿房矿柱尺寸的优化确定.     

采场结构参数的层次分析和模糊数学综合评价

针对影响采场结构参数选择的复杂因素,提出了一种基于层次分析法和模糊数学的综合评价方法.在评判优选过程中,综合考虑各动态、静态、定量、非定量指标,如经济、安全、技术等指标,运用层次分析法确定各因素权重,根据模糊数学原理选择合理的隶属度函数,建立模糊综合评判模型,进行模糊优选.以康家湾矿拟采用的分段空场嗣后充填法为例,根据数值模拟结果从9种待选结构参数组合中筛选6种方案,进行模糊综合评判,得出各方案优越度分别为96.3%、77.1%、96.6%、82.2%、89.1%、79.0%,最终确定方案5最优,其矿房跨度20 m,间柱4 m,顶板厚度4 m.     

深部矿体机械化上向水平分层进路充填开采进路断面尺寸优选

深部矿体地质条件复杂，在应用机械化上向水平分层进路充填法开采时，合理选取进路断面尺寸对于矿山安全生产具有重要的现实意义。以云南某铅锌矿深部中段首采分段为工程实例，综合考虑经济、安全、劳动强度和环境4个指标，利用层次分析法初步筛选开采进路断面尺寸，其后针对初选结果，利用FLAC^3D数值分析软件模拟深部中段首采分段4个分层的回采，以优选适于该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法的进路断面尺寸，结果表明：3 m×3 m和5 m×5 m的进路断面尺寸在层次分析法中的优劣排序靠后，故先行淘汰；通过首采分段周边矿岩最小主应力、塑性区和垂直位移的综合对比发现，3.5 m×3.5 m和4 m×4 m的进路断面尺寸可较好地适应该矿深部矿体机械化上向水平分层进路充填法开采。层次分析法初选和数值模拟优选相结合的方法，可为同类型矿山进路断面尺寸优选提供借鉴。