李官集铁矿采场动态地压监测及数值分析

针对李官集铁矿点柱式分层充填法的特点,按照矿山实际的开采和充填步骤,对采场中的间柱、点柱、充填体和上下盘围岩的应力变化进行动态监测和分析,并考虑矿体中优势结构面的影响,运用3DEC构建含有优势结构面的岩体模型,结合地压的实际监测变化量和数值模拟得到的地压值匹配,分析了点柱式分层充填法开采过程李官集铁矿的地压变化规律。结果显示：①开采初期,矿柱和围岩共同支撑上部载荷,随着开挖高度的增加,应力由点柱逐渐向围岩转移,上部载荷主要由围岩体支撑;②应力在上下盘岩体之间随开采向上交替变化：开挖层应力增加,回填层应力局部恢复,扰动层应力释放。在同一点柱间地压呈现分层转移规律,并随开挖进行循环往复。     

马城矿急倾斜厚矿体上向开采围岩应力演化规律

马城矿采用分层充填法进行上向开采,为研究其围岩应力演化规律,以马城矿1、3、5号矿体充填开采实例为研究对象。通过数值模拟分析,对比在单一采区上向开采和上下两采区同时开采的不同工况下,对其围岩水平和垂直应力场的变化规律进行研究。结果显示,上下两采区同时开采的应力场变化不是单一采区上向开采的应力之和,由于矿体属急倾斜矿体,单一采区开采时的部分区域应力值在开采过程中会高于上下两采区同时开采时的应力值。     

某铜矿地下开采对地表古铜矿遗址的安全影响

由于地下采矿活动将改变围岩物理环境的天然力场,使围岩产生位移和变形。为有效控制由于采矿活动形成的围岩位移,分析可能受到开采影响区域的矿体和围岩的力学性质、岩体地质构造、周边应力状况以及地下水文状况,以某铜矿为例,分别选用上向水平分层胶结充填法、浅孔留矿嗣后充填法对地下采矿工程进行数值模拟分析,研究矿山开采对地表矿渣遗址稳定性的影响。研究表明：采用上向水平分层胶结充填法开采后,矿体围岩稳定性较好,有利于确保矿区地表建构（筑）物稳定。     

某矿充填采空区围岩稳定性数值模拟研究

以某矿工程地质为依据,采用了FLAC3D软件模拟研究了不同充填体强度下围岩竖向应力、竖直位移的变化,分析了不同分层开采方式对围岩竖向应力、竖向位移的变化,及其对围岩稳定性的影响。结果表明:充填体强度越大,围岩的竖向位移、竖向应力都呈减少的趋势,增大充填体强度对围岩稳定性有利;在充填体强度为1.2 MPa的条件下,在充填体上层开采比下层开采的围岩竖直应力大,但竖直位移相对较小。     

单一巷道进路式回采上覆充填体力学行为及稳定性研究

在分析下向进路分层无分段充填法的基础上,对某矿采用单一巷道进路式回采建立了上覆充填体力学模型,为避免人工假顶出现“悬臂梁”状态,最终确定“嵌固梁”模型作为该充填采矿法上覆充填体力学模型。依据弹塑性力学知识计算出充填体承载层厚度为0.92 m,得到了充填体最大挠度值为23.4 cm。结合工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件研究了不同采深下采场围岩与充填体塑性区及应力分布规律,研究结果表明：除首采层以外,其余分层上覆承载层均没有发生塑性破坏,且各分层充填体所受最大主应力均没有达到其抗压强度,所选承载层厚度及充填料浆配比所得参数能够保证充填体稳定性。研究成果可为破碎围岩薄矿体实现安全高效开采提供理论依据。     

浅埋下向单一进路巷道胶结充填顶板稳定性分析

基于急倾斜破碎围岩薄矿体中下向进路分层无分段巷道充填法,对浅埋单一进路巷道上覆充填顶板建立了"嵌固梁"力学模型,解出了单一进路巷道上覆充填顶板均布荷载理论值。将半逆解法引入上覆充填顶板力学分析中,推导出均布荷载下"嵌固梁"应力分量与挠曲线方程。结合某金矿现有开采技术条件,分析得出锚杆(索)提供给充填顶板与上下盘围岩的抗剪力对上覆充填顶板所受均布荷载值影响较小,而锚杆提供给充填顶板与矿体两侧矿柱的抗剪力对其所受均布荷载值影响较大,单层进路巷道上覆充填顶板弯曲变形量呈抛物线形分布,且最下一分层上覆充填体最大挠度值为0.363 m。由于进路巷道采用差别充填,当单层承载层厚度不小于2.35 m时才能确保上覆充填顶板始终处于稳定状态。     

喀拉通克矿特富铜镍矿体采矿方法试验研究

喀拉通克矿一期工程设计开采一号矿体内的1号特富铜镍矿体,该矿体水平节理发育,围岩破碎不稳固。一期工程要求矿石直接入炉冶炼。为此,进行了上向分层充填采矿方法的试验研究,试验取得了良好效果。本文介绍其采矿方法试验研究的情况。     

上向分层回采采场稳定性数值模拟研究

根据凡口铅锌矿不同采场顶板围岩条件, 分别建立了典型采场模型Ⅰ(采场顶板为矿体)和模型Ⅱ(采场顶板为充填体), 采用有限元分别对两模型上向水平分层充填回采的整个过程进行了分步模拟, 获得了开挖过程中采场顶底板、侧壁的应力分布及位移变化情况, 对比分析了不同采场顶板围岩条件下分层开采对采场稳定性的影响。研究表明, 采场顶板为充填体的采场回采过程中应力、位移变化量均大于采场顶板为矿体的采场。因此, 为确保安全回采, 回采后期必须做好顶板支护工作。研究结果为优化采场结构参数和指导地压控制提供了可靠的理论依据。     

深部倾斜破碎金矿体高效开采技术研究

针对三山岛金矿深部倾斜矿体较为破碎的特殊地质条件,提出了包含采用阶段空场嗣后充填及二次高压灌浆预应力锚固支护的综合开采技术,分析了上盘预加固处理的基本原理,并进行了破碎矿体开采的应力、位移及塑性区数值模拟,分析了阶段空场嗣后充填采矿法的合理性以及上盘预加固处理的可行性。研究表明:采用上盘预加固处理的阶段空场嗣后充填采矿法能够有效地控制深部采场边帮围岩变形,并控制采场的损失率为9.7%,贫化率为7.8%,保障三山岛金矿深部破碎矿体安全高效开采,可为类似矿山高效开采提供理论依据。     

缓倾斜中厚矿体分层开采与围岩控制研究

挑水河磷矿缓倾斜中厚矿体开采时，围岩的应力状况严重影响采场顶底板的稳定性。采用条带式分 层充填采矿法，通过对充填体的破坏机理进行研究，分析不同充填条带宽度、留空区条带宽度及不同充填灰砂比下 采场顶底板、充填条带的应力变形，确定充填开采可降低采场围岩塑性区比例，优化开采参数，提高采场围岩的稳 定性；通过计算受支护强度影响下的采场围岩应力分布，确定软弱结构面滑动的极限条件，对滑移区域的位置和范 围进行预测，通过加强支护以提高围岩软弱结构面的稳定性。     

深部矿体开采对隔离矿柱及回填体的稳定性影响研

根据某矿山开采实际, 利用PFC^2D建立了崩落法和充填法开采深部矿体的数值模型, 分析了2种方法回采深部矿体对上部隔离矿柱及回填体稳定性的影响。结果表明, 崩落法回采时, 上部隔离矿柱发生了破坏, 上盘地表出现拉应力集中, 塌陷区回填体和围岩发生较大沉降;隔离矿柱破坏前, 回填体和围岩的应力和位移变化不大;隔离矿柱破坏后, 上下盘地表的水平拉应力随开采深度增加逐渐增大, 且隔离矿柱的水平应力发生显著跌落。充填法回采时, 隔离矿柱未出现整体破坏, 上下盘地表未出现明显塌陷, 上下盘地表和回填体的水平应力变化不大, 但塌陷废石和隔离矿柱的水平应力随矿体开采深度增加而增加。研究结果可为矿山塌陷区和采空区治理以及深部资源安全开采提供科学依据。     

深部高大采场全尾砂胶结充填理论分析

冬瓜山铜矿深部矿体距地表约1000 m,矿区构造应力复杂,属高地应力分布区域,采用空场嗣后全尾砂胶结充填法开采。在实验室试验结果的基础上,采用Terzaghi法和Thomas法对其高大型采场充填体受力状况进行了理论分析,用有限元法对采场围岩和充填体的应力分布状况进行了研究,确定了开采扰动条件下在采场周围形成的不同程度破坏区域。     

新城金矿厚大矿体开采方法研究

新城金矿5号矿体厚度大,矿岩破碎,现有上向水平分层充填采矿法难以开采深部矿体,为此,针对矿山现有采矿方法存在的技术难题,提出了应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法,实现了新城金矿5号矿体的安全开采,工业试验取得了盘区生产能力477.45 t/d,贫化损失率均为8%的良好效果。     

大厂铜坑锡矿91号矿体地压监测及充填体稳定性评价

本文介绍鲷坑锡矿地压及充填体试验研究成果。叙述９１号矿体开采区域采场围岩应力──变形变化监测与分析结果；评估了该矿磨砂胶结充填料（体）的力学特性及其充填质量；应用有限元法模拟计算了岩体与充填体稳定性；在工程地质调研基础上，分析及预报开采区域采场岩体稳定性。     

丰山矿区充填开采过程的数值模拟研究

为了比较不同充填采矿方法对采场稳定性的影响,基于现场地质调查和室内试验得到的数据,采用有限单元法对-260 m～-380 m范围内矿体开采和充填过程进行了数值分析,得到了每一施工步的应力场和屈服区分布规律.结果表明,联合采用胶结充填和尾砂充填可以有效控制采场围岩的稳定性.对于每一施工步而言,围岩中应力场和屈服区由于开挖效应先增大,后因充填作用又减小,该变化规律随施工步向前推进也同步前移.从整体上看,采场围岩应力和屈服区随施工步推进具有明显的趋势.充填体特别是胶结充填体有效地抑制了围岩应力释放和变形,减缓了岩层储备能量的释放速率,避免了出现冲击地压等动压现象.方案比选表明垂直矿体倾向开采方案最优.     

某地下矿山充填采矿过程的ABAQUS数值模拟分析

运用大型三维有限元软件ABAQUS，基于现场地质调查和室内试验得到的数据， 根据矿体开采条件，建立开采模型，对矿体开采和充填过程进行了数值分析，得到了每一施工步的应力场和位移场分布规律。对于每一施工步而言，围岩中应力场由于开挖效应先增大，后因充填作用又减小。结果表明，使用上向水平胶结充填法时，采用胶结充填和尾砂充填可以有效控制采场围岩的稳定性。充填体可以有效地抑制围岩应力释放和变形，减缓岩层储备能量的释放速率，避免出现冲击地压等动压现象。同时对采场的稳定性和安全性做出了综合评判，得出一些非常有益的结论。     

矾山磷矿上盘采动范围内超贫磁铁矿的开采方法

针对矾山磷矿主矿体上盘采动范围内CTⅠ号破碎超贫磁铁矿的开采技术条件,设计提出了采用一种点柱式上向水平分层充填采矿法。该采矿方法将矿体自下而上划分为分层进行回采,分层高度3 m,分层间矿体划分为5 m宽矿房和2 m宽条柱。回采时只回采矿房,采空区采用低灰砂比尾砂胶结充填,利用永久条柱和充填体共同进行地压管理。生产实践取得了块综合生产能力450 t/d,矿石损失率23.33%,贫化率5%,原矿成本54.36元/t的良好技术经济指标。     

上向进路与上向分层充填法在李官集铁矿的应用

李官集铁矿为厚大多层急倾斜铁矿床,矿体底板为构造破碎带,原采用分段空场采矿法,但下盘围岩垮落严重,夹石难以剔除,损失贫化很大,存在严重的安全隐患。经改进,下盘矿体采用上向进路充填法,上盘矿体采用上向分层充填法分区联合开采,根据矿岩稳固性调整采场顶板跨度,多层矿体联合开采,降低了损失贫化率和采准工程量,实现了安全高效开采,取得了良好经济效益。     

下向分层胶结充填开采中的协同性

胶结充填法已得到广泛应用，并在该领域诸多方面取得了理论和技术应用成果，这些研究成果主要是针对特定的研究对象，缺乏作为采矿方法整体性的论证和内在关系的研究，为此，基于“协同开采”理念，对下向分层胶结充填开采中的协同性进行了归纳分析。首先，分析了分层开采中的充填体顶板支护系统的协同性，论证了竖直钢筋、托盘、钢丝网及充填体之间作为顶板支护体系的协同性，重点阐述了作为顶板支撑作用的内在整体协同性，并介绍了该支护系统的工程应用效果。其次，将块体理论应用于进路侧帮稳定性分析，讨论了分层进路方向、分层进路回采顺序及上下分层回采进路之间的协同性，分析了和谐处理开采中不稳定性因素的过程及采矿要素间的协作性，进而论述了实际采矿工艺的良好协同性及整体效应。最后，针对矿体上盘围岩破碎不稳定的特定条件，提出了超前护帮充填方案，并通过数值模拟揭示了超前护帮充填提高采场顶板稳定性的机理；在此基础上进一步分析认为，超前护帮充填就是在本分层开采过程中，同时考虑了为下个分层的安全开采提高保障，其实质就是开采过程中避免后续灾害发生的一种“协同开采”理念。研究结果可为建立充填法开采的协同理论和技术体系提供一定的借鉴。     

上盘进路下盘分层充填采矿法开采稳定性分析

针对新立矿区海下开采的特征,采用上盘进路下盘分层充填采矿法开采,进路灰砂比为1:4,分层采场灰砂比为1:8,通过分析矿区垂直应力分布、弹塑性范围的特征,与传统的分层充填法对比,提高了顶板接顶率和充填体强度,上盘围岩位移量减小32%,有效预防了海下开采溃井事故的发生。