露天采场土质边坡稳定性评价与安全防治

分析了影响露天采场土质边坡稳定性的因素。针对河钢矿业司家营研山露天采场东部土质边坡的阶段坡面角、最终边坡角、地下水等关键性因素,采用极限平衡计算方法,进行了稳定性评价,并提出了相应的防治安全措施。为露天采场土质边坡或相似边坡的安全运行提供了指导和借鉴。     

基于FLAC~(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。     

三山岛金矿破碎矿体开采采场结构参数优选

三山岛金矿直属矿区局部矿体较为破碎,为安全有效回采矿体,采用ANSYS有限元模拟软件,对不同结构参数采场的稳定性进行计算分析。通过分析不同参数采场顶板的垂直位移量和竖向应力,结合容许极限位移量判据评判各参数采场稳定性。结果表明,采场的最优参数为:采场宽3.5 m,高2.5 m,该结构参数可确保采场安全高效回采,并得到工程应用验证。     

穆利亚希南露天边坡稳定性分析

露天边坡角的大小对矿山边坡稳定及开采成本有着重要影响,合理的边坡角是保证露天采场安全、经济回采的重要因素。本文以卢安夏铜矿穆利亚希南矿区为背景,应用 Geo-Slope 软件在考虑地震影响因素下使用极限平衡法中的 Ordinary 法、Bishop 法、Janbu 法及 Morgenstern-Price 法对穆利亚希南矿区一区和二区不同角度的露天边坡稳定性进行分析,结果表明 ：当一分区的边坡角为 40°,二分区的边坡角为 39°时,边坡最为稳定,能保证工作平台安全生产。研究成果可为卢安夏其它露天矿边坡稳定性分析提供借鉴。     

凡口铅锌矿大结构参数采场围岩稳定性分析

为保障矿山安全生产前提下的尾砂有效堆存,针对凡口铅锌矿狮岭南Shn-455 m和狮岭Sh-600 m 2个大结构参数采场,采用理论模型、极限平衡法、Mathews稳定图解法、数值模拟技术研究了采场围岩的稳定性。分析结果表明：基于矿山需求和工程经验设计的采场结构参数能够使采场围岩保持稳定状态,Shn-455 m和Sh-600 m采场顶板岩体稳定概率分别为89.8%和88.5%。在保证顶板岩体95%稳定概率的要求下,进一步将Sh-600 m和Shn-455 m采场允许暴露的采场顶板走向长度确定为53.6 m和50.8 m。经数值模拟分析,优化后的采场结构参数在采场开挖前后均能保证采场岩体具有较小的沉降量,但仍可以通过采取支护措施的方法减少采场周边岩体塑性区的发育,确保大结构参数采场处于稳定状态。研究成果对保证凡口铅锌矿安全生产有重要理论和实践指导意义,也能为同类工程设计施工提供参考。     

卧虎山铁矿采场极限暴露面积回归优化模型

地下矿山开采中,合理的采场暴露面积是保障采矿作业安全的前提,采场暴露面积作为地下采场的主要结构参数需要进行优化。以卧虎山矿27-31线为研究对象,运用3DMine-Midas- Flac^3D耦合建模技术,构建了地表、矿体和采场的精细化模型,在采场长度参数为30 m和40 m的条件下,设计了10种采场暴露面积计算方案,通过数值模拟获得采场顶板最大拉应力和两帮最大压应力,基于此建立了采场暴露面积与顶板最大拉应力及两帮最大压应力的回归优化模型,在有安全系数的保障下确定了采场极限暴露面积。研究结果表明：（1）经采场稳定分析,最大压应力主要出现在采场两帮的围岩,而最大拉应力出现在顶底板;（2）通过建立采场暴露面积与最大拉应力和最大压应力的回归函数关系曲线,获得暴露面积与应力的关系规律,即在相同采场暴露面积条件下,采场越长则拉应力越小,而在相同拉压应力限值情况下,采场越长则极限暴露面积越大;（3）以矿山生产安全系数1.3为基数,通过回归函数曲线规律,根据采场矿体的赋存条件,以30 m和40 m的采场长度值,确定卧虎山矿的极限暴露面积分别为450 m²和600 m²。当岩体力学参数改变时,亦可采用回归函数曲线规律自适应判定采场极限暴露面积和采场跨度。     

金属矿山深部采场稳定性分析与结构参数优化

稳定的采场是金属矿山深部安全开采的关键。针对云南某矿的工程地质条件和矿体赋存特征,采用Mathew法对采场极限暴露面积进行理论计算,得到采场长度为30 m和40 m时,采场极限暴露面积分别为600 m2和684 m2,运用2种数值建模法对理论计算结果进行模拟验证,模拟结果表明采场极限暴露面积介于600～700 m2之间。研究结果表明,结合理论计算和数值模拟方法,能够在保障矿山安全开采的情况下合理确定最优采场结构参数。对2种数值建模模拟法进行对比可知,与常规建模数值模拟法相比,简化建模数值模拟法表现出明显的优势。     

接触带断层对高大边坡的影响

针对某矿区采场板岩与白云岩接触带断层,在详细调查地质条件的基础上,采用极限平衡分析应用边坡计算软件,对整体边坡及台阶坡进行稳定性安全系数计算,由计算结果得出此处边坡不会产生整体性的圆弧型滑坡而是以台阶坡破坏为主的结论,并给出了加固方式的建议。     

基于极限平衡法与强度折减法的边坡稳定性分析

为研究某矿露天采场边坡的安全性与稳定性,根据三维建模资料,开展现场实际调查,对露天边坡稳定性计算坡面进行选取,分别利用极限平衡法与有限元强度折减法对边坡的稳定性进行了计算分析,并根据计算分析结果对边坡的稳定状态进行了评价。     

石宝露天矿采场最终边坡稳定性分析

针对石宝露天矿3个采坑采场最终边坡出现的不稳定现象，根据其工程地质和水文地质条件，并结合现场工程地质勘察和岩石力学试验，运用极限平衡分析法对其整个采场的最终边坡进行了详细的分析和研究。分析结果表明，石宝露天矿采场边坡均处于稳定状态，但是A、B、C、E、F、I、K、L8个分区边坡从稳定性考虑，需要减缓边坡角，D、G、H、J4个分区边坡角可提高，加陡时应考虑现场工程地质状况。     

FLAC3D 在地下矿山采场稳定性分析中的应用

Stable stope is the premise of safe mining in underground mines, and numerical simulation is one of the effective methods to analyze and study the stability of underground rock mass. In order to carry out the stability analysis and research of underground mine stope, taking a mine in Yunnan as an object, FLAC3D software was used to carry out numerical simulation research on the limit exposed area of stope under natural conditions and under the condition of bolt support. The research results show that the limit exposed area of the stope is 400m2 under natural conditions, and the use of bolt support can effectively reduce the roof pressure, control the displacement and deformation of the roof and rock caving, and increase the limit exposed area of the stope to 600m2. It shows that the bolt support is feasible as the roof stability control measure and can guarantee the safety and stability of stope.     

崩落法转阶段嗣后充填法采场稳定性分析

借助修正后的RMR方法对和睦山铁矿工程岩体进行了分级.分别采用厚跨比法、结构力学梁理论以及普氏拱理论对矿柱进行了研究,获得了嗣后采场破坏模型以及采场失稳演化过程.分析了采场尺寸、矿岩坚固性系数、抗拉强度以及内摩擦角对崩落法转阶段嗣后充填法采场稳定性的影响.通过极限平衡法建立了阶段嗣后充填法矿柱安全系数方程.研究结果表明:矿岩的坚固性系数和抗拉强度对顶板临界厚度影响明显;矿岩的内聚力对矿柱的安全系数影响最为显著.最后将上述结果应用到和睦山铁矿嗣后采场稳定性分析中,得到了块矿地带的采场顶板临界厚度和矿柱安全系数,并从理论角度分析19#矿房跨塌的原因.      

基于极限平衡法和强度折减法的边坡稳定性分析

考虑传统的极限平衡法和FLAC二维非线性数值分析方法的优缺点,将边坡稳定性分析的Slide极限平衡法和FLAC2D强度折减法相结合,以某排土场为工程实际,进行了边坡在天然、天然地震、降雨和降雨地震四种不同工况下的稳定性验算比较;鉴于影响边坡稳定因素的不确定性,采用基于Spencer法的Mont-Carlo法进行了边坡可靠度指标的计算,并对强度参数C、（φ）和容重γ对边坡稳定的影响进行了分析,得出边坡稳定对内摩擦角（φ）的敏感性高于内聚力C的敏感性,而容重γ的影响较C、（φ）可忽略不计.该方法通过两者的相互校核,不仅给出边坡非线性应力-应变关系和安全系数来共同评价边坡的稳定性,而且结合排土场边坡安全系数的概率分析提供边坡潜在的失效概率使边坡稳定性评价更加科学、精确.     

基于NPCA-GA-BP神经网络的采场稳定性预测方法

为提高采场稳定性的预测精度,充分考虑采场稳定性高度非线性和受多因素影响的特点,提出了一种基于NPCA-GA-BP神经网络的采场稳定性预测方法。选择影响采场稳定性的10个指标,运用非线性主成分分析减少指标的维度,提取4个主成分综合指标代替原有的10个指标,简化了神经网络结构,提升了运算速度。利用GA的全局寻优特点优化BP神经网络的权值和阈值,进一步增加了神经网络预测精度。以某矿山实测数据为例,对该预测方法进行验证,对比结果显示：NPCA-GA-BP和GA-BP模型的平均相对误差比BP模型分别降低了10.5%和7.6%,表明通过遗传算法优化BP神经网络可显著提高预测精度;NPCA-GA-BP模型的平均相对误差比GA-BP模型降低了2.9%,表明通过非线性主成分分析减少了变量的维度,提高了预测准确率。研究表明：NPCA-GA-BP预测方法具有更高的采场稳定性预测精度,对实现智慧矿山有一定的指导意义。     

基于有限元极限平衡法的三维边坡稳定性

提出了一种基于有限元弹塑性应力场和极限平衡状态的三维边坡稳定分析方法——三维有限元极限平衡法。首先,考虑三维空间中滑动方向,提出滑动面上一点在滑动方向上的极限平衡条件,并证明滑动面上土体整体达到极限平衡状态与滑动面上土体各处在滑动方向上处于极限平衡状态等价。再通过刚体极限平衡假定计算主滑方向和滑动面上各点滑动方向。最后,定义局部安全系数为抗剪强度与滑动方向上剪应力投影的比值,基于三维边坡整体极限平衡条件将局部安全系数通过积分中值定理转变为整体安全系数。该方法计算简单,消除了剪应力比形式定义安全系数滑动面形状限制,具备合理性与有效性。算例验证结果表明,该方法滑动方向假设合理,安全系数与严格三维极限平衡法结果一致。      

房柱采矿法采场结构参数优化理论研究及应用

为了确定云南某磷矿房柱采矿法合理的采场结构参数,采用各力学理论分析方法,计算了不同采场深度下矿房的极限跨度,同时以分析矿柱的稳定性确定矿柱的合理尺寸。研究表明,分别以太沙基理论和等效覆岩总重假说作为顶板所受荷载时,在各力学理论下分别得出矿房的极限跨度。根据计算结果分析得出：太沙基理论仅适用于浅埋地压;以等效覆岩总重假说作为顶板所受荷载时,弹性力学简支梁理论不适用深埋地压,其他各力学理论基本符合实际,并利用矿柱稳定性分析确定了矿柱的合理尺寸。该研究为采场结构参数的理论优化及实际应用提供一定的理论依据与参考。     

中深孔分段落矿嗣后充填采矿实践

为提高三山岛金矿-600 m以下中厚矿体采矿强度,采用上向中深孔分段落矿嗣后充填采矿法进行开采。首先,在采场上盘和顶柱下方分别施工支护巷道,进行长锚索预支护,有效保证了上盘围岩及采场顶柱的稳固性;其次,在分段采场开采分次爆破过程中,通过上分段上盘支护巷道进入采场,随后进行顶板处理,保证了采场顶板安全;最后,分段采场回采完毕,立即进行充填,缩短了采空区暴露时间,减少了围岩移动。实践证明,该采矿方法具有生产能力大、安全高效及采矿成本低的优点,满足了矿山生产规模扩张的需要,创造了巨大的经济效益和社会效益。     

河西金矿采场围岩稳定性数值分析

河西金矿进行了蚀变岩型金矿床采场顶板安全监控技术的研究,其中用数值分析方法对采场稳定性进行分析、评价是研究内容之一。数值分析的目的是对蚀变岩型金矿床采场围岩在给定的采矿工艺和支护形式下的稳定性进行评估,为确定合理的采场结构要素（主要是采场宽度和控顶高度）提供科学的依据。     

基于采场结构参数优化后的充填体强度数值模拟

合理的采场结构参数能够有效控制岩体位移,改善围岩应力分布状态,提高采场稳定性。为确定高尔奇铅锌矿采场最优结构参数,根据矿山地质条件和矿体赋存状态,建立5种采场结构模型,通过有限元软件ANSYS进行数值模拟,综合考虑顶板、间柱和充填体柱的拉应力、压应力及位移变化,引入安全系数对各模拟方案进行对比分析。结果表明：拉应力在模型边界发生应力集中现象;压应力侧帮靠近采场两端处发生压应力集中现象;随着空区跨度的增大,位移量呈逐步增大趋势;综合安全、经济和技术等因素,最终优选出的采场结构参数为75.0 m×6.0 m×1.8 m。但由于矿山自身条件制约,矿山过渡阶段拟采用的采场结构参数：矿房为75.0 m×3.5 m×1.8 m,矿柱为75.0 m×6.0 m×1.8 m。为确定与之匹配的充填体强度,再次进行数值模拟,确定最佳充填体强度范围为1.2~1.4 MPa。矿山过渡阶段的实践表明,该方案提供了安全的作业条件,取得了良好的经济效益,对于类似矿山开采具有一定的借鉴意义。