不同井采方向边帮煤开采边坡稳定性及控制措施北大核心

边帮煤回采过程中边坡岩体会经历复杂的力学衍变过程,涉及原岩应力变化、变形破坏区扩展、边坡稳定性等问题;因此,选择合适的回采方向和有效的控制措施对于边帮煤回采边坡稳定性至关重要。提出采用顺坡和逆坡对边帮煤进行回采,在回采的基础上提出回填压脚和逆坡回采局部充填2种方案对边坡稳定性进行控制。研究结果表明:边帮煤回采边坡变形破坏及稳定性与回采方向有关,顺坡回采采场岩体破坏区发育强度和深度比逆坡回采弱,整体稳定性较好,逆坡回采边坡稳定性会发生衰减致使平盘存在剪切失稳现象,且回采工作面长度小于顺坡回采,因此顺坡优于逆坡回采;根据顺坡和逆坡2种回采方案边坡变形破坏区发育及稳定性状况提出回填压脚和逆坡回采局部充填方案对边坡稳定性进行控制,回填压脚可以改变边坡原有结构形态,使边坡内部岩体运移状况得到缓解,达到控制破坏区发育的目的,逆坡回采局部充填,可以对边坡内部变形破坏的岩体形成有效支撑,达到遏制破坏区扩展的效果,减缓边坡平盘因工作面回采所造成的破坏,直至达到控制边坡稳定性的效果。     

大型露天挂帮矿回采数值模拟及边坡稳定性分析

以姑山铁矿挂帮矿开采为工程背景,使用FLAC3D数值软件,首先对回采及充填过程进行了模拟计算,分析了围岩及边坡的应力、位移和塑性区,结果表明:充填可有效减少回采对边坡稳定性的影响,控制围岩变形及塑性区发展,保证回采安全。其次使用点安全系数法对含排土场边坡的稳定性初步分析得出,表土边坡存在低安全系数区域,应保证随采随充,并建立实时监测点监测位移。     

甲玛多金属矿露井联采条件下露天边坡稳定性评价

为了研究甲玛多金属矿在露井联采工况下,地下开采对露天矿边坡稳定性的影响,采用数值模拟方法,结合该矿山工程地质条件及采矿方法,建立大型三维地质模型进行计算分析。结果表明,大规模地下充填开采后,顶板覆岩发生一定程度的下沉,在矿体回采及充填过程中,对于覆岩的支撑作用主要靠盘区柱及盘区周边的围岩实现。地下矿体回采结束后,角岩露天坑的西边帮区域变形相对剧烈,但该区域变形量较小。因此,大规模地下充填开采对于露天边坡稳定性的影响甚微。     

深凹露天矿末期扩帮强化开采安全防控关键技术研究

为了安全回采深凹露天矿山开采末期部分挂帮矿石,以山达克铜金矿深部扩帮工程为研究背景,采用简化 Bishop法与 MorgenＧPrince法研究了扩帮开采工程边坡稳定性状况,并运用蒙特卡罗法分析了边坡破坏概率,分析了扩帮工程的安全风险,建立了扩帮开采深层微震＋浅层三维激光扫描边坡稳定性立体在线监测系统,研究了扩帮开采过程中边坡岩体微宏观变形演化机理.工程实践表明:扩帮开采边坡安全风险分析与边坡立体在线监测结果具有高度的耦合性和一致性,通过扩帮强化开采,矿山服务年限延长了４a,直接回采矿石量达５０２．９３万t,印证了研究结果的合理性,同时也为类似矿山末期扩帮强化开采提供了示范工程.     

基于端帮开采的边坡稳定性及巷道布置形式优化研究

为高效、安全回采露天矿开采后端帮大量压煤,查明端帮开采下群巷效应所引起的边坡变形和应力重新分布特征,保证边坡稳定安全;以某露天矿为工程背景,通过分析端帮开采煤柱应力分布特征来确定合理的端帮开采煤柱设计参数;采用Midas GTS NX有限元数值模拟来研究端帮采煤所引起边坡的受力和变形特征及验证边坡稳定性;进一步通过优化采巷布置形式来提高回采率。研究结果表明:对于端帮厚煤层开采而言,煤柱强度、尺寸及采巷布置形式是影响边坡稳定性的主控因素;单、双排采巷布置下整体边坡安全系数分别为1.21、1.14,边坡安全性降低,但仍能够满足安全系数要求;端帮压煤回采率将提高5%,能够有效回收端帮压覆资源量。     

井工开采扰动对露天矿边坡稳定性影响研究

为充分回收露天煤矿端帮煤炭资源,在端帮边坡下采用井工开采具有重要意义。通过研究井工开采过程中岩体变化特征,分别分析了逆坡开采和顺坡开采过程中端帮岩体变形及移动特点,分析了保护煤柱对露天矿端帮井工开采过程的重要性,并给出了露井联合开采条件下边坡稳定性计算公式。采用有限元数值模拟方法,分别分析了顺坡开采和逆坡开采时端帮边坡稳定性及岩层顶板沉降量,经过分析确定:顺坡开采比逆坡开采对边坡稳定性影响较小,且预留保护煤柱在一定程度上能控制顶板变形。     

东明露天煤矿南端帮陡帮控制开采技术的应用

从2011年开始,东明露天煤矿逐步在生产实践过程中对端帮煤陡帮开采技术进行研究和探索。为了探究陡帮控制开采技术在东明露天煤矿的有效应用,2017年进行了全面深入的研究。主要通过对南端帮的地质条件、边坡暴露时间、边坡安全系数等因素的分析、现场监测、计算。仅2018年多回采煤量达36.26万t,创造直接经济价值5 439万元。南端帮陡帮控制开采技术在东明露天煤矿生产中的成功应用,很大程度上提高了经济效益和煤炭资源的综合开采水平。     

挂帮矿开采低段高无底柱留矿嗣后充填采矿法

残留在露天矿最终边帮上的挂帮矿赋存条件较为特殊,采用传统的地下开采方法开采挂帮矿时,露天矿最终边帮与地下采场的稳定性差、生产效率低。因此,提出低段高无底柱留矿嗣后充填采矿法用于开采位于露天矿最终边帮上的挂帮矿,该方法采用低段高回采,减小围岩的暴露面积;不留底柱,采用中深孔爆破落矿,铲运机出矿,生产效率高;将矿石暂时留在采场,回采后立即充填采空区能有效限制采空区围岩的变形;预留斜顶柱,能够有效提高采空区充填效果。将该方法用于开采大冶铁矿东露天尖ⅠN挂帮矿的开采,实践结果表明：在预留采场与边坡之间的保护矿柱的情况下,该采矿方法能有效保证挂帮矿开采过程中露天矿最终边帮的稳定和采场生产安全,高效地回收残留在露天矿最终边坡上的挂帮矿。     

准东煤矿靠帮开采南端帮稳定性动态分析

为了研究露天煤矿靠帮开采过程中端帮边坡的动态稳定,保证节地减损开采的安全实施。根据几何学基本原理分析了靠帮开采过程中下部台阶外推距离与端帮边坡角度的函数关系。采用FLAC3D建立边坡模型,并分析了端帮在靠帮开采过程中边坡的稳定性及位移变化,综合不同靠帮角度以及内排跟进后的端帮边坡稳定性分析结果,确定了最佳的端帮边坡角为38°。分析结果表明:除533 m台阶外,其它台阶的开采均会导致边坡稳定性降低,内排作业的及时跟进对边坡稳定性具有显著的提高效果,当排土台阶达到492 m水平时,端帮边坡安全系数达到了1.42,满足安全需求。     

高陡边坡下挂帮矿分区开采技术及其安全性分析

为了提高挂帮矿资源的回收,降低回采过程引起的边坡失稳等工程灾害,本文依托山东黄金归来庄露天矿东帮运输道路下挂帮矿回收工程,针对该挂帮矿回收面临边坡高陡、运输道路持续服务等难题,提出先治理加固边坡,后进行挂帮矿分区进路充填回收方案。在回收挂帮资源的同时,用高强度人工充填体置换运输道路下的挂帮矿。此后,基于数值分析方法,开展回收过程中边坡和运输道路稳定性的动、静力学分析。动力学计算表明,爆破后运输道路及边坡处最大振速和位移变形均满足安全规程要求,爆破作业不会影响边坡及运输道路的安全;静力学计算表明,挂帮资源回采过程中边坡产生的位移和拉应力均很小,不会导致运输道路及边坡失稳。通过以上分析,认为分区进路充填法可以安全、高效地实现挂帮的资源回收。本文的研究也可为类似条件下挂帮矿资源的回收提供借鉴。     

备战铁矿露天矿及与挂帮矿同时开采稳定性研究

备战铁矿是正在由露天转井下生产的大型铁矿,挂帮矿采用分段空场法回采,地下矿体拟采用无底柱分段崩落法回采。挂帮矿必须与露天矿同时开采,才能在地下开拓工程建成前完成回采任务并形成覆盖层。挂帮矿采用分段空场法回采,地表不可避免会产生连续移动和变形,进而影响露天边坡的稳定性。挂帮矿和露天矿同时生产的安全成为备战铁矿亟需解决的迫切问题。利用FLAC三维建模软件建立过渡期备战铁矿露天边坡与挂帮矿同时开采的的分析模拟平台模型,选择合理的采场尺寸并模拟挂帮矿开采对露天边坡安全稳定性的影响。经模拟结果表明分析,得出挂帮矿开采对露天边坡不会造成严重的露天边坡大面积拉伸破坏,在进行挂帮矿开采时露天边坡基本稳定。     

平朔东露天矿端帮4~#煤采掘实践

对东露天矿北端帮和东帮4#煤进行了系统分析和研究,综合考虑端帮边坡稳定性和时效性,采取了合理的开采方法将其回采。对东露天矿后续的端帮采煤提供了有力支持,同时对地质和生产条件相似的露天矿山提供参考依据和实例,提供了一种新的端帮采煤方法。     

露天转地下不扩帮延伸开采对边坡稳定性影响研究

针对归来庄矿业公司露天转地下面临露天开采即将到达设计深度,而地下工程尚未施工完毕,过渡期时间紧、生产压力大,露天边坡高陡、局部地段稳定性较差等难题,提出了露天转地下不扩帮延伸开采方法,在回采矿石充填采空区同时形成人工境界矿柱,隔离露天与地下回采,同时增加露天产的回采方案.利用强度折减法和具有拉剪破坏分析功能的FLAC程序,对露天不扩帮延伸开采技术对边坡稳定性影响进行分析.通过不断折减岩体材料的力学强度参数,使围岩塑性区接续扩展,直至边坡发生破坏,此时折减系数即为安全系数.计算结果显示开采到-40m设计深度时,边坡安全系数为1.46～1.5,符合国标一级边坡的标准,适宜进行延伸开采;当露天分区延伸至-50m后,剪切应力集中位置调整到三角矿柱与上盘边坡的结合部,位移突变时的折减系数为1.321～1.355之间,此时边坡仍保持稳定.当三角矿柱回采后边坡整体安全系数降至1.256～1.288,但随着矿房充填完成后边坡的安全系数增至1.321～1.355,达到了三角矿柱回采前的边坡稳定程度,边坡仍处于稳定状态.实践证明:该技术安全可靠,可为类似工程提供参考.     

露天矿露井协调开采边坡变形破坏机理研究

露天矿开采诱发滑坡是采矿工程中经常出现的重大工程地质问题之一,矿区滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体。某露天矿采用露天与井工协调开采,其露天开采边坡的变形机理与稳定性研究对开采方案设计和地质灾害防治具有重要意义。本文采用FLAC数值计算方法,研究了某露天矿边坡变形破坏机理,确定了该露天矿南帮在应用露井协调开采下边坡变形破坏机理。结果表明,当露天开采后进行地下开采时,地下开挖对边坡岩体变形破裂过程的影响表现为岩体失效变形和结构破损进程的加剧,其煤层覆岩的变形破坏规律随着煤层埋深的增加以及边坡保护煤柱的缩短而变化,因地下回采所造成的边坡岩体偏态沉降的变形移动范围将进一步偏向边坡临空面方向一侧。     

露天转地下不扩帮延伸采矿方法研究

通过对露天转地下不扩帮延伸技术的研究与分析,结合归来庄露天矿具体情况,从理论上计算了该矿不扩帮延伸开采的合理深度,提出了不同区段不同深度的延伸方案。露天延伸开采后,利用混凝土胶结充填,铺设形成地下开采的人工顶柱,平均厚度12 m。对上盘遗留的三角矿柱,采用上向进路胶结充填法回采,回采完毕,采用嵌入式锚固充填,使回采矿房的充填体与人工顶柱铆合为一体,充填形成的人工假底大大提高了原有边坡的稳固性和安全性。解决了后期境界矿柱回收损失大、回采难度大的问题,能够保证露天转地下产能平稳过渡,实现安全高效开采。     

露天矿端帮采场边坡变形失稳特征与支撑煤柱稳定性判别方法北大核心

针对端帮煤开采引起的端帮采场边坡变形失稳问题,以我国鄂尔多斯地区露天矿端帮煤开采工程实践为背景,建立近水平条件下端帮采场边坡岩体移动破坏三维数值分析模型,模拟再现了煤层采出-采硐群形成-巷间煤柱破坏-边坡变形破坏全过程,揭示了端帮采场支撑煤柱与边坡岩体的移动破坏特征,探明了边坡发生变形失稳的关键部位和触发条件;在特征规律研究的基础上构建了端帮采场支撑煤柱承载模型,提出了基于尖点突变理论与安全系数评价法的支撑煤柱稳定判别方法。工程应用结果表明:该方法可在保证边坡稳定的前提下进一步提高端帮压煤回采率至60%以上。     

备战铁矿露天矿与挂帮矿同时开采稳定性研究

备战铁矿是正在由露天转井下生产的大型铁矿,挂帮矿采用分段空场法回采,地下矿体拟采用无底柱分段崩落法回采。挂帮矿必须与露天矿同时开采,才能在地下开拓工程建成前完成回采任务并形成覆盖层。挂帮矿采用分段空场法回采,地表不可避免会产生连续移动和变形,进而影响露天边坡的稳定性。利用FLAC软件建立过渡期备战铁矿露天边坡与挂帮矿同时开采的模型,选择合理的采场尺寸并模拟挂帮矿开采对露天边坡安全稳定性的影响。模拟结果表明,挂帮矿开采不会造成露天边坡大面积拉伸破坏,露天边坡基本稳定。     

边坡下矿体回采过程的数值分析

针对山东黄金集团归来庄金矿西部高陡边坡下矿体的回采设计,分析了回采与边坡的相互影响.首先在现场工程地质调查,以得到研究范围内岩体结构特征.然后,分析回采作业对边坡的影响因素,设计工程部位计算模型,通过分析单元的破坏研究边坡的破坏范围.最后,对回采过程中引起边坡破坏的重要区域进行分析,为合理的支护手段提供论据.分析结果表明,边坡整体稳定性较好,坑底向下开采会对边坡产生较大的影响,回采边坡内的矿体对边坡的影响不大.破碎条带灰岩中破坏单元集中,回采下部的矿体可能导致边坡局部的失稳,及时充填可以保证边坡的长期稳定.所得结论可为同类工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考.     

水厂铁矿露天挂帮矿回收技术研究

挂帮矿回收不仅能提高矿产资源利用率,还能缓解矿山中后期开采的供矿压力,具有重要的经济价值.在分析水厂铁矿北采场41#-49#勘探线间挂帮矿矿体特征和赋存条件的基础上,圈定挂帮矿回收范围和矿量,设计回采工艺方案,并通过控制爆破减震技术和边坡变形实时监测保障回采过程的安全.回收方案实施改善了边坡的稳定状况,为矿山带来了巨大的经济收益.     

露-井联采下煤层倾角对边坡稳定性影响规律研究

随着我国煤矿井下支护技术和设备的快速发展,利用井工开采露天煤矿端帮呆滞煤技术也日渐完善,为了研究不同煤层倾角条件下,露-井联采叠加扰动对露天煤矿端帮边坡稳定性的变化规律,依据煤层赋存条件及开采方式将端帮边坡下煤层倾角分为水平、水平、顺倾、逆倾3种类型,采用理论推导分析井工开采对端帮边坡的破坏原理,根据安家岭露天煤矿的岩体力学参数建立数值模型,通过数值模拟方法从端帮边坡的高应力区分布、变形破坏程度和破坏范围3个方面进行研究,得出露天煤矿端帮相同开采工艺、不同煤层倾角条件下边坡稳定性变化规律。结果表明:煤层倾角越大,工作面两侧高应力区影响范围越大,合理控制开切眼位置与边坡面的距离,可避免井采高应力区对边坡稳定性的影响;端帮下煤层倾角越大,井工开采后边坡的破坏范围越大;煤层为顺倾赋存状态时的对边坡的破坏程度大于水平赋存状态,而逆倾赋存状态破坏程度小于水平赋存状态;端帮下煤层顺倾状态不利于边坡稳定,煤层逆倾状态有利于边坡稳定。