大型复杂采空区群的稳定性数值分析及隐患区域预测

大型采空区灾害存在突发性与破坏范围大等特点,如何对采空区灾害进行有效的预防和控制是采空区隐患治理的重要工作。以某矿山为背景,利用井下无人机三维激光扫描系统对采空区进行精细探测,并利用Geomagic对模型进行优化,然后利用FLAC3D进行采空区稳定性分析,确定了大型复杂采空区的隐患区域;将圈定的隐患区域与现场采空区实际冒落情况进行对比,验证了采空区空间结构演化结果与数值分析结果相吻合,证实了该数值分析方法的可靠性。最后基于采空区三维激光扫描结果,再次对采空区进行数值分析,重新圈定采空区的隐患区域。研究结果为矿山采空区安全隐患识别和治理措施的制定提供了科学依据。     

某铁锌多金属矿复杂采空区群稳定性分析

某铁锌多金属矿采用无底柱浅孔留矿法开采,形成了大量采空区,给生产生活带来严重安全隐患。为回收矿区残矿及深部资源,需进行现状条件下复杂采空区群稳定性分析。研究通过安全系数法对采场矿柱进行了力学稳定性分析,并通过数值模拟方法对采空区群进行了整体稳定性分析。结果显示:现状条件下,矿柱受压,顶板受拉,应力集中现象明显;地表移动、变形较小,采空区稳定性良好;分析结果与矿区现状吻合。分析结果表明这两种采空区群稳定性分析方法在该矿区是可行的,同时可为矿区下一步安全生产提供科学依据。     

某矿复杂采空区稳定性模拟分析

随着计算机技术的发展,多种监测、探测工具和数据分析软件的组合应用是矿山数字化平台建设方向,也是地下矿山采空区稳定性分析的重要手段。以安徽某矿山的-760 m13#R采场开采为背景,采用C-ALS、FLAC~(3D)、Surpac三种软件对矿体回采后进行稳定性分析评价。可知采场回采结束后,由于矿体的回采使顶板失去支撑导致顶板及空区周围围岩均产生指向空区的位移移动,采空区的顶底板及侧帮围岩处于拉应力状态,空区的下盘围岩受到较大的拉应力超过围岩的抗拉强度,建议加强监测。虽采空区总体稳定,但也需及早充填与加强监测。其分析结果符合实际情况,为矿山的生产安全和充填工作提供合理有效的依据。     

某矿复杂采空区群稳定性数值模拟研究

某矿采空区具有规模大、数量多、空间关系复杂等特点,急需开展复杂采空区群稳定性课题的研究。在对采空区群及其开采环境现场调研的基础上,进行了现场点荷载试验与室内单轴抗拉、抗压强度实验,获得岩体力学参数。采用三维有限元方法对该矿进行数值模拟,模拟结果表明:该矿采空区稳定性偏低,部分空区顶板出现拉应力集中,有可能出现顶板冒落。根据分析结果,提出了相应安全对策,为矿山的安全生产起到指导作用。     

基于3Dmine-Rhino-Ansys-Flac3d大新锰矿采空区群稳定性分析

广西大新锰矿西北采空区现有体积大、存在时间长等问题,为了分析大新锰矿西北采空区群稳定性,采用3Dmine、Rhino、Ansys、Flac3d等多种手段对其进行稳定性分析,为矿区采空区安全处理提供了科学依据。     

七角井铁矿采空区地压监测及分析

地压监测是研究矿山采空区力学状态和地压活动规律的科学手段。为了防止七角井铁矿采空区发生塌陷事故,提出了采用围岩应力变形和顶板位移相结合的地压监测系统方案,并对实际监测结果进行围岩应力应变及顶板位移变化分析。结果表明,采空区整体处于相对稳定状态,短期内不会发生大范围冒落;地压监测系统的建立及实施揭示了采空区围岩、顶板的矿山力学状态及地压活动规律,对促进七角井铁矿安全生产和提高矿山安全生产管理水平等具有重要的意义。     

基于AHP及模糊综合评判法的采空区稳定性评价

以石人沟铁矿为工程背景,结合石人沟铁矿采空区的实际情况,采用模糊综合评判法,建立了含有15个评价因子的二级模糊综合评判模型。通过专家打分法对定性因子进行评价,采用三相线性隶属函数对定量因子进行评价,确定了模糊评价矩阵。采用层级分析法（AHP）确定因子权重,建立了因子权重集,然后将判断矩阵与因素权重集进行运算,以完成对采空区稳定性的综合评价。研究结果表明：二级模糊综合评判模型得出的评价结果能够较准确地反映采空区的稳定性,是矿山采空区稳定性分析的有效方法和手段。     

基于组合预测与变精度粗糙模糊集的采空区稳定性评价

为了准确评价矿山采空区稳定性,分析其影响因素,结合采空区顶板下沉位移前期检测数据,先利用组合预测理论对顶板下沉位移的多种模型预测结果进行了组合,然后根据组合预测值对采空区稳定性进行评判。以采空区稳定性评价作为决策属性,以其影响因素作为条件属性,利用变精度粗糙模糊集对采空区稳定性评价知识系统进行概率决策分析,得到13条β为70%的β-约简概率决策规则。结果表明：对于该矿山而言,采空区面积、地应力大小和临时支护方式是评判采空区稳定性的决定性影响因素,所得概率决策规则的分类质量为62.96%,分类质量较高,可为采空区稳定性判定及规律分析提供参考。     

基于未确知测度理论的采空区稳定性分级

针对采空区复杂性和不确定性的特点,以未确知测度理论为依据,对采空区稳定性进行分级。确定了14项影响因子作为采空区稳定性的评判标准,并建立采空区稳定性评价体系。根据矿山真实数据建立不同因素的未确知测度函数,通过熵计算各影响因素的指标权重,结合置信度识别准确对采空区进行稳定性划分,为采空区治理提供理论依据。将该方法应用于玲珑金矿西山矿区25个采空区的稳定性分析,划分出1个Ι级空区,12个Ⅱ级空区,11个Ⅲ级空区以及1个Ⅳ级空区。研究结果表明,未确知测度理论科学可靠,能够较准确地分析采空区的稳定性,可以在矿山实际生产中推广应用。     

基于未确知测度理论的石英脉型钨矿山采空区稳定性评价

采空区是地下矿山重大安全隐患源,其稳定性是行业科技工作者关注的焦点。以石英脉型钨矿山采空区稳定性评价作为研究对象,基于未确知测度计算理论,构建了适用于脉型矿床的采空区危险性评价体系及分级标准,并应用于矿山评价实践。结果表明：浅孔留矿法单脉开采空区稳定性普遍优于阶段矿房法脉带开采空区,矿柱的回收极大地加速了空区的失稳破坏;评价结果与矿区实际情况吻合度高,可为矿区采空区处理与残矿回收提供指导意见。基于未确知测度理论的空区稳定性评价为石英脉型钨矿山采空区稳定性评价提供了一种新的途径。     

露采平台安全厚度与隐伏采空区跨度关系的数值模拟研究

准确掌握露采平台安全及下部隐伏采空区的稳定性,是矿山进行安全生产工作的重要前提.为了确定某矿露采平台下部隐伏采空区跨度与露采平台安全厚度之间的关系,通过室内岩石力学实验,获取岩样相应的物理力学参数;结合摩尔-库仑强度破坏准则,应用FLAC3D数值计算软件,建立三维模型;在一定的空区走向长度(30 m)和不同的跨度条件下,以每次10 m的工程进度向地表方向模拟开挖,分析空区顶板临界安全厚度与空区跨度和岩体抗拉强度的相互关系.给出了露采平台安全厚度与空区跨度关系和抗拉强度三者的线性拟合公式,为类似矿山的采矿工作提供借鉴.     

浅析充填采矿法在湘安钨业的应用实践

湘安钨业自开采以来一直采用全面法进行采矿,在经过近20年的开采后整个矿区留下大面积的采空区。采空区的顶板依靠矿柱维护,随着开采深度的加深,矿体顶板稳固性急剧变差,全面法采矿不仅存在很大的安全隐患,而且浪费大量高品位资源,同时由于顶板垮落造成出矿贫化增大。为了确保生产安全,降低出矿贫化同时提高高品位矿石的回采率,公司决定利用充填采矿法对深部资源进行回采。     

基于相对差异函数的金属矿采空区危险性识别

为了经济合理地治理金属矿采空区,建立了相对差异函数的采空区危险性识别模型。首先建立含14个指标的采空区危险性识别指标体系,并采用相对差异函数确定评价指标对评价级别的相对隶属度和熵权法、层次分析法（AHP）确定评价指标的组合权重;然后计算采空区危险性对评价级别的综合相对隶属度和级别特征值;最后根据级别特征值的平均值确定采空区的危险性级别。将该模型运用于某锡矿山8个采空区的危险性评价识别中,确定了各采空区的危险性级别,识别结果与未确知测度理论法识别结果相一致,符合现场实际。研究结果表明：该模型可通过自身参数的4种组合来提高采空区危险性识别结果的可靠性,为采空区危险性识别提供了一种新的方法。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

三维激光扫描技术在测绘采空区中的应用

安全生产是各大矿山企业的首要目标,而采空区的存在对矿山的生产造成了安全隐患,同时也严重影响后续的矿体开采规划。如何准确掌握采空区资料,科学地揭示井下空区的几何特性及相互的空间关系对矿山安全和生产有着非常重要的意义。然而,空区测量存在人员、设备进入难,精度差、危险高等特点;而三维激光扫描技术恰恰克服了以上困难。以焦家金矿望儿山矿区为例,详细介绍了利用三维激光扫描技术实现矿山未知采空区的轮廓边界及空间定位,从而为进行空区治理及资源回采工作打下坚实的理论基础。     

大新锰矿复杂空区群三维数值模型构建方法及胶结充填治理研究

矿山岩土工程数值分析中研究复杂空区群三维数值模型构建方法对空区治理具有现实意义。为精确分析矿山地下工程围岩移动和应力变化规律，特别是不同采矿方法形成的复杂空区的稳定性和矿柱应力变化，提出了3DMine-Surfer-Rhino-ANSYS-FLAC3D多软件联合建模方法，解决了复杂空区群三维数值模型构建和大数量小尺寸矿房矿柱网格剖分问题。以广西大新锰矿矿体开采为案例，构建了留矿法与房柱法形成的采空区的三维数值模型，模拟分析空区的稳定性和决策胶结充填治理方案。研究结果表明：（1）大新锰矿留矿法开采的空区部分顶柱有垮落风险；（2）房柱法开采的空区部分矿柱变形大，有塑性破坏；（3）对于胶结充填留矿法的空区，隔一充一充填方案治理效果更好，在治理初期地表沉降更小。