基于协同理念的地下采场稳定性分析及结构参数优化

针对某大型露天-地下联合开采铜矿山的开采现状,将协同理论引入地下采场的稳定性分析,主要考虑了地下采场中矿房、矿柱以及充填体假柱在结构尺寸上的协同作用,对原有采场结构参数进行了改进。为保证改进后地下采场在巷道掘进及矿房回采过程中的稳定,对3个充填方案下掘进巷道和回采采场的稳定性进行了数值模拟。结果表明：对于不同的充填方案,在待开挖矿体中掘进较大尺寸的巷道,其巷道基本稳定;回采过程中,其采场的稳定性与充填体刚度相关,充填体的刚度高低结合,采场应变、位移较理想。底部块石胶结、上部尾砂胶结充填是地下采场的首选方案;采用的大采矿横巷9 m扩底采场结构方案,回采过程中,采场顶板的稳定性提高了,同时出矿巷道的变形较小、保持稳定,该改进采场结构参数具有明显的优势。     

安庆铜矿复杂难采矿体回采研究

针对安庆铜矿东五采场复杂的地压条件和采场回采环境,为确保回采过程的安全,对该采场的回采方案进行了优化选择,针对拟定选用的上向分层充填采矿法,采场回采参数进行了数值模拟和技术经济分析比较,确定东五采场分步回采,一步回采胶结充填采场,宽为8m、二步回采水砂充填采场,宽为30m的最优采场结构参数。矿山实践实现了安全回采,取得了回采率87%,贫化率8%的良好效果。     

谦比西铜矿西矿体采场结构参数优化

中非矿业公司下辖谦比西铜矿西矿体含铜品位较高,顶板破碎,为典型的缓倾斜中厚难采矿体,设计采用上向分层充填采矿法进行回采。为探求其合理的采场结构参数,利用有限元软件ANSYS对采场不同布置方式时围岩的应力变形状况进行分析,确定了采场垂直矿体走向布置为最优回采方案,设计出9种典型采场结构模型,对其模拟结果进行优化比较,最终确定了合理的采场结构参数,即 4.3 m矿房,4.0 m矿柱。     

某铁矿缓倾斜厚大矿体采矿技术研究

某铁矿出于安全考虑,前期的崩落法无法继续使用,深部矿体的回采方法必须及时变更为充填法。为了确保充填法采矿安全、高效,根据矿山实际矿体、围岩稳定性特征,提出4个回采方法,经过模糊综合评判选择分段凿岩阶段空场嗣后充填法。在此基础上针对如何选择采场结构参数,才能确保回采过程采场的稳定,采用数值模拟对深部矿体采场结构参数进行方案优化,在采场长度为100 m,预留10 m间柱的情况下,模拟了采场宽度13 m、15 m、17 m3个方案,采场的最优宽度确定为15 m。     

基于FLAC3D 的某铁矿采场结构参数优选

为提高矿山开采效率及开采过程中采场顶板的稳定性,利用FLAC3D 软件建立数值计算模型,模拟不同结构参数的采场分步骤、分层回采及充填过程,对采场顶板的受力变化情况进行研究分析,从而判断不同结构参数和不同的开采阶段采场顶板的稳定性情况。结果表明,一步骤回采时顶板的稳定性较好,二步骤回采过程中顶板稳定性较差,应加强对采场顶板的监测与支护工作;通过对不同采场宽度和上下分层高度的方案对比分析,得出了采场最优结构参数,进路宽度为5 m,上分层高度为3.5 m,下分层高度为4.5 m。结果为采场结构参数设计提供了理论依据。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

房柱交替上升式采场结构参数优化研究

房柱交替上升式充填采矿法是一种新的采矿方法。利用ANSYS模拟软件对5种结构参数组合方案进行数值模拟,获得位移、应力、应变等定量指标,并结合实施难易程度、与地质条件的适应性、矿柱回采的相对难易程度、相对生产能力等4个定性指标,通过模糊综合评判,获得最优的采场结构参数组合:矿房宽度10 m,矿柱宽度10 m。对采场结构参数的优化,能够确保矿山安全、高效回采。     

不良充填体条件下Ⅱ步骤采场结构参数优化

安徽芜湖和成矿业主矿体采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采,Ⅱ步骤采场回采进度因Ⅰ步骤采场充填质量问题而严重滞后.为安全高效回采不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场,推荐Ⅱ步骤采场采用分段凿岩低阶段空场嗣后充填采矿法,利用 FLAC３D 软件与 Rhino建模软件对６种不同采场结构参数方案进行数值模拟研究,确定的最优采场结构参数为:当 Ⅱ 步 骤 采 场 两 侧 充 填 体 强 度 为 一 侧 大 于 ２MPa,另一侧小于２ MPa、大于１ MPa时,护壁厚度为３m,顶柱厚度为５m,间柱厚度为５m;当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度均小于１MPa时,护壁厚度为３m,顶柱厚度为６m,间柱厚度为４m.研究结果可为同类型矿山不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场回采提供借鉴.     

某钼矿矿柱回采方案及采场结构参数优化研究

某钼矿前期采用留矿法回采,采场内残存了大量的顶柱以及间柱。为避免资源浪费,对矿柱的回采方案进行研究。通过对比各采矿方法的经济技术指标,确定在矿柱上部为矿体的情况下,采用分段充填采矿法回采间柱;在矿柱上部为充填体的条件下,采用预留顶柱的分段充填采矿法回采间柱。建议矿山在上一中段未充填的条件下采用分段凿岩并段充填采矿法回采顶柱。根据选取的采矿方案,通过数值模拟分析,对采场长度以及预留顶柱厚度进行了优化,分析了不同结构参数的采场周边围岩及充填体内的应力和位移分布,确定了采场长度为50 m且预留5 m厚的顶柱较为合理。矿柱回采方案的应用,可为矿山创造约470.52万元的经济效益。     

大红山铜矿西矿段充填采矿数值模拟研究

根据大红山铜矿西矿段矿体赋存的地质条件及现有的开采技术,提出了盘区机械化分条—分层充填联合的采矿方法。初步确定18种回采的方案,选取了FLAC3D数值分析软件进行数值模拟。将各方案的结果进行了对比,选出了最好的回采方案。结果表明,采场结构参数为:用混凝土胶结充填的矿柱宽度6 m,用选矿的尾砂充填的矿房宽度8 m,每个分层的高度4 m;用混凝土胶结充填的矿柱的抗压强度2.5 MPa;开采顺序上下同时回采,间隔100 m时采场的稳定性最好。     

程家沟铁矿露天坑排尾后地下采场参数的研究

针对程家沟铁矿利用废弃的露天坑排放尾矿这一现状,从分析矿山工程地质、水文地质、矿岩物理力学参数入手,并结合矿山的实际情况,采用ANSYS三维有限元数值模拟方法,对排尾后的地下采场稳定性进行了模拟研究,从而确定了排尾高度和排尾后的地下采场参数,并针对可能出现的问题提出了具体的工程控制措施。     

地下矿山采场结构参数的核主成分分析法优化

针对华联矿业卧虎山矿地下开采工程技术条件, 采用正交法设计了9组试验方案, 基于Dimine-Midas/GTS-FLAC^3D耦合技术建立了采场计算分析模型, 获得了不同参数下采场的力学特征值, 确定了最大拉应力等9个评价指标, 利用核主成分分析法建立了采场结构参数的综合评价模型, 基于评价函数值优选采场结构参数。结果表明, 运用正交试验, 有效减少了计算的工程量, 提高了分析效率, 获得了不同采场结构参数和充填强度下的力学特征值; 核主成分分析方法确定最优采场结构参数为矿柱宽3 m、采场宽10 m、矿柱高12.5 m、充填体弹性模量0.1 GPa; 与主成分分析法结果对比, 2种方法评价结果基本一致, 证明了核主成分分析的适用性, 更加突出了多因素的综合评价特征。     

大型深埋硬岩矿山回采优化的数值模拟研究

随着地下资源大规模开发,大型深埋硬岩矿山回采稳定性逐渐得到重视。结合某矿山可行性研究,通过前期基础性地质勘查,取得了矿区原岩应力和岩石的物理力学性质,在此基础上利用FLAC软件进行空区（群）稳定数值模拟。选择最大拉应力、最大压应力、塑性区面积、拉破坏区面积和关键点位移作为判别指标,考虑地下空区开挖过程,通过正交试验设计,分析了考虑不同稳定评价指标情况下采场结构参数对于采场稳定性影响,得出了最优的采场结构参数,通过综合分析得出了供设计参考的采场结构参数。     

基于NSGA-II算法的某矿采场爆破参数优化

为了解决湖南某矿顶板破碎条件下缓倾斜薄矿体难采问题，本文提出通过优化地下采场爆破参数来控制采场爆破，以减弱爆破活动对破碎顶板的影响，提高顶板自稳时间。首先对影响该矿采场爆破效果的主要因素诸如炮孔深度、炮孔倾角、掏槽孔孔间距和炮孔直径等进行分析，确定自变量；其次确定抛掷距离、大块率、炮孔利用率和炸药单耗等能反映采场爆破效果优劣的指标为因变量，并基于自变量和因变量建立数学模型，最后利用非支配排序遗传算法II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithms II,简称NSGA-Ⅱ)对爆破参数进行优化。实验结果显示随着迭代次数的不断增加，爆破参数水平逐渐稳定并趋于一个最优值，最终找到一组最佳爆破参数组合。利用算法对爆破参数寻优能有效降低人工干预，改善爆破效果，对井下爆破有重要的指导意义。     

基于Mathews图解法的空场嗣后充填采场结构参数优化研究

阿舍勒铜矿采深逐渐接近1 000 m,深部矿岩破碎且采场应力增大,导致采场稳定性问题日益严重。为了确保阿舍勒铜矿深部采场稳定,保证回采作业安全,需要基于工程地质资料优化采场结构参数。本文通过现场调研,获取了地下典型矿岩的单轴抗压强度,测量了-100 m中段的地应力,并对地下矿岩进行了岩体质量分级,进而采用Mathews图解法,针对采场沿走向布置和垂直走向布置对顶板和边帮开展稳定性分析,基于工程地质资料合理选取了岩石应力系数、节理方位系数和重力调整系数等,得到Mathews稳定性系数和容许水力半径的相关关系,最终分析确定了保持采场稳定的最佳结构参数：当采场宽度小于24 m时,采场顶板总能保持稳定;采场垂直矿体走向布置且侧帮矿岩为黄铁矿时,采场长度须小于22.50 m,若侧帮为凝灰岩时,采场长度须小于12.50 m。相关结论可为阿舍勒铜矿采场结构参数优化提供依据,并能为国内同类矿山采场结构设计提供参考。     

石人沟铁矿露天转地下过渡期采场结构参数研究

为实现产量平衡,石人沟铁矿采用不停产过渡,在垂直方向上露天与地下同时开采。针对这种现状,采用AN-SYS三维有限元数值模拟方法,对北区9种不同的采场结构参数进行数值模拟分析。同时,运用模糊数学理论,建立了考虑安全和经济效益的综合模糊评判模型,最终确立了矿房长度50 m、顶柱5 m、间柱10 m、底柱12 m的最优矿房结构参数,中段回采结果证明采场十分稳定。     

用Mathews稳定图法与数值分析法优化充填开采矿山采场结构参数

应用空场法嗣后充填的方式进行采矿是一种高效的采矿方法,已成为特大型地下矿山采矿技术发展的一大趋势。结合Mathews稳定图法和FLAC3D数值计算方法,利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,而后利用数值方法在初选方案中进行比选获得最优采场结构参数。以张庄铁矿为例,对应用阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体进行研究,分析了不同结构参数以及不同暴露面积条件下采场的稳定性,从而得出合理的采场结构参数,为阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法在矿山的应用和推广提供一定的依据。     

基于正交试验与数值模拟的马郡城铁矿 采场结构参数优化

金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。     

采场底部结构斜面角优化研究

阐述了地下采场底部结构的研究现状及存在的问题, 全面分析了设计底部结构斜面角时需考虑的矿石粘性、自然安息角、拉底空间及底部结构大小、底部斜面冲击损伤等因素。构建了底部结构在受矿石频繁撞击时的理论模型。基于冲量损伤的原理, 以某矿山地下采场为实例, 采用FLAC^3D力学模拟软件模拟了其底部结构在取不同斜面角时受爆落矿岩频繁冲击造成的损伤情况, 结果表明:斜面角越大, 底部结构塑性破坏区体积越小。根据模拟结果, 结合底部结构斜面设计的影响因素, 得出了该矿山底部结构最优斜面角。底部结构斜面角的优化研究对于地下矿山安全、高效、经济开采具有重要的现实意义。     

露地联采采场结构参数优化研究

境界顶柱和采场结构参数设置关系到露天和地下联合开采矿山的安全和资源回收率,科学设置采场结构参数具有重要的工程价值。本文以某矿露天地下联合开采工程为背景,在理论分析法计算矿房宽度基础上,结合有关研究成果和矿山开采实际,设计12种境界顶柱和矿房宽度组合方案,采用FLAC3D数值计算软件模拟分析分步开采过程中关键监测点的位移、剪应变增量和塑性区变化规律,探索最佳顶柱厚度和矿房宽度组合。结果表明,随境界顶柱厚度增加,矿房宽度可相应增大,但增大程度有限,矿房极限宽度为18m;矿山最佳方案为境界顶柱50m和矿房宽度15m,30m顶柱15m矿房宽方案次之。