软弱破碎矿体采场支护技术研究

采场支护一直是软弱破碎矿床的开采中需要解决的技术难题之一。针对某矿山软弱破碎矿体采场支护过程中面临的技术难题,依据岩体质量分级结果,给出了采场支护优化方案,并选择采场进行了现场应用,结果表明,优化后的支护方案具有良好的经济性,可较好地控制采场破坏变形,同时,采场的出矿效率大幅增加。适合在国内同类型矿体开采中大规模推广。     

三山岛金矿面临的采场稳定问题

三山岛金矿是我国唯一的滨海地下金矿，矿床类型为典型的“焦家式”金矿床，设计采用点柱式水平充填采矿法开采，从开采到今矿山一直存着采场稳定性差，而采场稳定性影响关采矿生产能力问题，随着工采延续，其稳定性将进一步恶化，本文以此矿山采场岩体失稳的典型现象来说明矿山面临日趋严重的采场岩体稳定性问题。     

鸡笼山金矿过采区高应力下采场稳定性分析研究

鸡笼山金矿尚有大量"过采区"和"高应力"状态下的低品位矿体未进行开采,为了提高矿山资源利用率,延长矿山服务年限,对这些矿体进行了采矿方法研究与现场试验。结合鸡笼山金矿的矿岩物理力学性质,建立了鸡笼山金矿区的三维模型,运用有限差分元分析软件FLAC~(3D)进行数值分析计算,模拟了试验采场原始地应力分布状况,并分别就矩形开采断面、椭圆形开采断面、蝶拱形开采断面对采场稳定性的影响进行了模拟分析。分析结果表明:在矿体回采过程中,无论采用何种水平回采断面,在矿体上下盘及间柱均会出现应力增加,但相对来说蝶拱形断面开采应力增加幅度以及分布区域更低,有利于采场的稳定。研究结果为现场的安全生产提供了理论依据。     

基于FLAC3D的上向水平分层充填法采场稳定性分析

小东沟金矿厚大矿体采用上向水平分层充填采矿法开采,合理的采场结构参数直接关系到采场稳定性和矿体开采效率。设计3种采场结构参数,建立FLAC3D数值模型进行计算。模拟结果表明,矿房开采过程中各方案最大主应力、垂直方向位移和塑性区体积均较小,开采矿柱时应力、位移和塑性区体积值均急剧增加。矿房跨度过大易导致矿柱开采过程中采场稳定性降低,增加安全隐患。最优采场结构参数为矿房宽6m,矿柱宽5m。模拟结果为小东沟金矿采场结构参数的确定提供了理论支撑。     

三山岛金矿深部采场动力灾害监测与分析

三山岛金矿属于典型海底开采金属矿山,现已进入深部开采,采场地压显现活动增多,深部区域矿体开采过程中诱发动力灾害的监测技术亟待提升解决。选取三山岛金矿典型采场作为试验采场,构建爆破模型;同时确定监测区域,采用局域式微震监测技术进行监测,对采场开采过程围岩受应力变化及爆破扰动造成岩体微破裂事件进行监测分析,结果表明现有扇形中深孔爆破参数较合理,并可适当降低炸药单耗;此外,监测区域内岩体稳定性较好,开采诱发应力急剧增加并释放的可能性较低,但爆破落矿区域存在的安全风险较高。研究结果能够对开采过程的采场围岩稳定性进行有效评价和精确预测分析。     

蚀变断层破碎金矿高分段空场嗣后充填法采场稳定性研究

针对矿山采用高分段空场嗣后充填法时出现分段高度增大、单次爆破后空区暴露面积增大、容易引发采场围岩冒落等安全问题，以某蚀变断层破碎金矿山的采矿方法研究为例，在钻孔岩芯调查、点荷载及室内测试的基础上，使用RMR法及Q系统进行了岩体分类，引用量化性等概率线Mathews合成图，对60 m中段高度下，采宽8～15 m、采长20～50 m变化范围进行了稳定概率横向梯度对比。通过比较分析结果与试验结果表明，受断层及平行蚀变带影响，矿体东端、西端局部破碎，随矿体埋深增大，上盘平行矿脉尖灭，西区矿岩完整性提高；东区矿体（厚度30 m）推荐采场宽度设置为11 m，西区矿体（厚度25 m），采场宽度宜控制在10.5 m以内，此时采场各暴露面稳定概率均大于80%。该方法的应用为矿山安全开采起到了关键技术作用，可以为采用类似采矿方法的矿山提供重要技术支撑。     

三山岛金矿面临的采场稳定问题

三山岛金矿是我国唯一的滨海地下金矿，矿床类型为典型的”焦家式”金矿床，设计采用点柱式水平充填采矿法开采。从开采至今矿山一直存在着采场稳定性差，而采场稳定性影响着采矿生产能力问题，随着开采的延续，其稳定性将进一步恶化。本文以此矿山采场宕体失稳的典型现象来说明矿山面临日趋严重的采场岩体稳定性问题。     

一种带微调装置的支柱

山东金洲矿业集团有限公司是具有40年开采历史的有色金属矿山企业,井下开采深度达1000m,岩体内的节理裂隙随着开采深度的增加有发育增强的趋势,矿岩均被多组小型节理穿插,造成采场与巷道顶板破碎。在采矿与掘进过程中,因碎裂岩体内裂隙水增加,顶板极易冒落。井下采场均为木支护方     

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的阿舍勒铜矿深部回采方案优化研究

随着新疆阿舍勒铜矿采深逐渐增加,矿山深部岩体愈加破碎,采场稳定性难以得到保障。为了确保深部矿床安全、高效开采,需要在工程地质调查和岩石力学参数试验的基础上,对采场结构参数与回采顺序进行优化。使用修正Mathews稳定图法,对+150 m中段采场顶板和边帮开展稳定性分析,分析结果表明：当中段高度为50 m,采场长度为矿体厚度的情况下,只需控制采场宽度小于12 m即可保证采场顶板和上盘围岩总是处于无支护稳定区,满足采场安全生产要求。为了确定采场的合理回采顺序,使用FLAC_3D有限元模拟软件分别对4种不同回采顺序进行了模拟分析,对比了不同回采顺序下采场的应力、位移、塑性区,最终确定最优回采方案为从矿体南端向北端依次回采。研究结果可为阿舍勒铜矿回采设计提供依据,并能为国内同类矿山的回采设计提供参考。     

基于摄影测量的岩体结构面数字识别及采场稳定性分级

采场岩体结构面的分布特征是评价采场及其围岩稳定的重要指标之一。为此,借助三维数字摄影测量系统(ShapeMetrix 3D)对新城金矿-630 m中段采场岩体进行现场原位节理扫描,获取采场岩体结构产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上,结合地应力量测及岩石力学实验数据信息,采用巴顿岩体质量(Q)分类和岩体地质力学分类(RMR)方法对新城金矿的采场稳定性进行分级,并对2种分类方法的结果进行对比分析,得出新城金矿采场上盘、矿体以及下盘的岩体稳定等级为Ⅱ~Ⅲ级,采场总体稳定性均一般或者较差。该方法有效地对新城金矿采场稳定性进行分级,为合理选择采场结构参数及采场顶板支护形式提供可靠的基础数据。     

毛坪铅锌矿下向分层进路胶结充填采场结构参数优化

为探讨毛坪铅锌矿所采用的下向分层胶结充填采矿法采场结构参数的合理性,采用数值模拟手段对不同断面尺寸和不同埋藏深度的采场稳定性进行了计算,系统分析了充填体顶板及采场周边应力与塑性区等的变化规律。研究结果表明：随着进路跨度和采深的增加,进路四周拉应力值逐渐增大,当跨度超过5 m后,拉应力值已非常接近充填体抗拉强度;而当采深达到560 m时,拉应力范围几乎扩展到整个围岩,说明采场稳定性下降,存在拉破坏可能性。从本次计算情况看,在现有采深时（采深400~450 m）,进路最大跨度不宜超过5 m;而如果维持3.5 m的进路跨度持续向下开采,则适用的最大采深应在600 m左右,否则采场的稳定性难以得到有效保证。     

深井硬岩矿山采场结构参数优化的数值模拟研究

本文利用有限元数值分析软件对深井硬岩矿山采场高度为80m,跨度分别为15m、20m、25m、30m四种工况下的采场稳定性进行了优化数值模拟研究,定量地计算和分析不同跨度下采场围岩的应力、位移和拉应力区的分布状况,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究结果表明:在深井硬岩矿山中,当采场高度为80m,采场跨度为20m时,采场围岩的受力状态与整体稳定性较好。研究结果给深井硬岩矿山采场设计提供了新的思路和方法。     

Mathew法在采矿方法设计中的应用

采矿方法和采场结构参数的正确与否是确定经济合理开发地下矿床的关键因素之一。１９８１年Ｇｏｌｄｅｒ公司以岩体分级为基础建立了岩体质量和采场跨度之间的经验关系,文章简要介绍了Ｇｏｌｄｅｒ公司创建的Ｍａｔｈｅｗ法设计采场结构参数的程序和步骤,并用这种方法初步确定了谦比西矿采场结构参数。     

GM(1.1)模型及其在声发射监测预报中的应用

岩体声发射监测技术已广泛应用于采场稳定性研究中，文中提出了能进行科学预报的灰色ＧＭ（１．１）模型。预测结果与实际情况相一致，说明该模型是行之有效的     

铜绿山铜铁矿大直径深孔采矿技术试验研究

铜绿山铜铁矿采用大直径深孔采矿方法(VCR法)开采。多年来采场跨塌频繁,严重地影响了生产,并带来很大的采矿贫化损失。调查表明,岩性变差与凿岩爆破工艺不合理是采场跨塌的主要诱因。为此,将VCR法爆破改为后退式分段侧向多排微差控制爆破,并在不稳固地段和采场边孔采用不耦合装药方式实行减弱装药。对孔内爆轰波的试验研究表明,不耦合条状药包爆破的爆轰波传播距离可达6m以上,无需增加起爆弹可直接起爆下一分段的药包。为此将弱间隔的2段药包,合并为1段起爆。该法简化了装药结构,方便了减弱装药措施的实施。另外,为减少爆尘、减轻炮泥搬运负担,试验采用了水封爆破。该工艺在7313采场经过1a多的试验,获得了预期满意的效果,随后在全矿类似矿体推广应用,解决了矿山多年来因采场跨塌带来的负面影响。     

白牛厂矿节理化岩体力学参数与采场安全跨度评价

白牛厂矿岩体节理发育、质量差,直接影响采场的稳定性。为了较真实地获得矿区岩体的力学参数,并准确评价采场安全跨度,先对扩展后的Hoek-Brown准则进行了部分修正。然后引入岩体节理间距Js,对传统的GSI确定方法进行了改进,以使节理化岩体结构的描述定量化;再结合Hoek-Brown准则的经典公式,对各种岩体力学参数进行处理。最后,推导了地质强度指标GSI与RMR、Q之间的数学关系,利用Barton提出的工程跨度经验公式,对矿区6种主要岩体采场安全跨度进行了评价,得出了井下无支护采场安全跨度应不大于10m的结论。所用的方法为节理化岩体力学参数的估计提供了一种简单、易行的途径,对采场安全跨度的评价也与生产实际相符,适合在同类矿山中应用。     

焦家金矿破碎岩体岩石力学分级稳定性研究

通过对焦家金矿焦家矿区进行不同地质条件区域岩石取样,进行实验室岩石力学性质试验,分析岩石力学参数。通过采用Q系统分级法、RMR分级法和BQ分级法对矿岩体分级并进行对比,提交不同岩体分类分级,并提出在不同岩石条件下采场安全作业规格,对提高安全生产具有积极作用。     

红透山铜矿采场矿柱破裂过程的数值模拟

基于对红透山铜矿采场矿柱破坏形式的现场调研,发现高应力下矿柱破坏形式主要为剥落、劈裂破坏、剪切破坏3种形式。为研究其采场矿柱破坏的力学机制,依据红透山矿采场的实际情况及矿岩分布模式,将红透山矿矿柱分为3种矿岩组合模型。以此为基础,应用基于有限元的数值分析方法,对3种矿岩组合矿柱模型的破裂模式进行了模拟分析。数值计算结果表明：I型矿柱均为矿石,其破坏形式为X型剪切破坏;II型矿柱为矿岩组合,其破坏形式主要为矿柱上部围岩发生破坏,而在矿柱下部矿体仅仅产生一些裂纹;Ⅲ型矿柱为上下围岩中间夹矿,裂纹先在上下2层围岩中产生,继而向中间矿石扩展,直至最后裂纹贯通,矿柱失稳。该数值分析结果可为类似矿山矿柱的设计提供一定的参考依据。     

采场溜井加固工程围岩稳定性数值计算分析

在分析造成采场溜井破坏的主要原因基础上,应用FLAC^3D数值计算软件,从岩分布、塑性破坏区和岩体移动等方面,系统研究了溜井加固前后的围岩力学状态,揭示了围岩破坏机理和加固工程的力学机制。     

脉外采准柱式中深孔落矿充填采矿法结构参数优化

结合沙坝土矿工程地质情况及生产要求,提出脉外采准柱式中深孔落矿嗣后充填采矿法。为保证矿区安全高效开采,借助ABAQUS数值模拟软件,模拟研究了采场跨度分别为15、20及25 m情况下顶板的位移、应力变化情况。结果显示：采场上盘围岩较下盘围岩位移量大,采场内部位移呈漏斗状曲线的均匀变化且20 m及15 m跨度下的位移量较小。3种跨度下充填体最大主应力（压应力）依次为0.67 MPa、0.69 MPa、和1.04 MPa,其中,25 m跨度下的最大主应力已接近或超过充填体抗压强度。考虑开采安全及效率,优选20 m的采场跨度为最佳采矿方案。该结果为矿山进行合理生产设计提供科学依据,通过在沙坝土矿的推广应用,该矿目前已安全高效采矿超百万吨,生产应用效果良好,达到预期目的。