基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化北大核心

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的 Mathews 稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明,当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明,该采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

采场稳定性分析与参数优化的图表法

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对夏甸金矿试验采场进行了的工程地质调查、矿岩力学试验、数字测试等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。对试验采场岩体质量进行了简要评价,54903采场岩体质量好,55002采场岩体质量一般。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场在当前跨度下的稳定性进行了分析,在当前6 m进路采场跨度下,采场稳定性程度高,可合理地增大跨度。并根据拟合的稳定-破坏曲线公式求出采场临界跨度,继而综合多因素给出了7 m最初跨度设计。利用软岩极限跨度图表法评价出7 m设计跨度是经济、安全的。结合FLAC3D数值模拟对图表法应用的准确性进行了对比分析,并最终确定出采场跨度值。     

Mathews法稳定性分析在佛子铅锌矿安全高效开采的运用

用Mathews法可确定矿山采场的稳定性,可为采矿方法选择和地压控制提供依据。通过岩体分级建立了岩体质量和采场跨度之间的经验关系;采场顶板及矿体上下盘RQD值、Q值及其他相应参数的计算,针对广西佛子矿目前矿体和围岩的稳定性分析,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并计算其稳定性系数,最终确定其稳定性。结果表明Mathews法可以向矿山安全开采提供重要的基础资料和依据。     

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。     

三山岛金矿分段空场嗣后充填采场结构参数设计

合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题,提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础,借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采场结构参数;利用RS2数值软件和Mathews稳定性图表对采场稳定性进行分析,最终确定最优采场结构参数。以三山岛金矿分段空场嗣后充填法采场为研究对象,利用Q、RMR和GSI 3种岩体质量评价方法对采场矿岩进行岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数,在此基础上计算得到两种采场结构参数方案,对最易发生失稳破坏的上盘围岩进行了稳定性分析,最终确定8 m×15 m×15 m作为最优尺寸,为矿山采矿方法设计提供了一定的依据。     

基于拓展的Mathews稳定图法和数值模拟的采空区稳定性分析

某铅锌矿经多年开采遗留下一些未处理采空区,为进行后续开采,现需对采空区进行稳定性研究。通过拓展的Mathews稳定图法、FLAC3D数值模拟软件进行研究,并基于Mathews稳定图法分析暴露时间对采空区稳定性的影响。以矿山三个未处理采空区作为研究对象,利用RMR和Q＇值进行岩体质量分级,根据获得的岩体力学参数,使用增加了稳定性等概率线的Mathews稳定图,计算出采空区顶板及上盘的稳定性及稳定概率;计算考虑暴露时间的采空区稳定性概率,进行比较;利用FLAC 3D数值模拟软件对采空区进行稳定性数值模拟分析,并与Mathews合成图得出的结果进行对比。结果表明：综合Mathews稳定图法和FLAC 3D数值模拟,6204采空区顶板评价结果为不稳定,其他采空面均为稳定;随着暴露时间的增加,采空区稳定性随之降低,且对岩性较差的采空区有较大影响;拓展的Mathews稳定图法与数值模拟可以相互验证,综合分析采空区的稳定性。     

基于Mathews稳定图的采场暴露面积计算

以富全铁矿采场为依托,通过对该矿-320 m中段采场的工程地质调查、矿岩力学试验,获取了矿山岩体工程质量的多种指标。应用Q分级和RQD指标分析,对采场岩体稳定性进行了分析评价,基于Mathews稳定图法分析出合理的采场暴露面积,从而对采场结构进行优化。     

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1 000万t/a超大规模地下开采为工程背景,利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径,并基于“隔三采一”的开采方案,采用FLAC3D软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟,从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明,当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时,采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明：二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时,采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加,底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致,确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m,一步骤矿房宽15 m,二步骤矿柱宽18 m,采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。     

基于Mathews的超宽采场稳定性评价与结构参数优化

为评价地下采场稳定性及优化结构参数,重新绘制Mathews稳定图与等概率线的合成图.以凡口铅锌矿超宽采场为例,通过工程地质调查获取表征岩体质量的多种指标,利用Mathews稳定图解法得出采场稳定性系数及水力半径,通过合成图评价了采场稳定性概率,得到在现有采场结构参数下,209#S采场顶板及上盘的稳定性概率大于8％、小于60％;209#N采场顶板及上盘的稳定性概率大于60％、小于95％.同时计算出209#S采场的最大安全为跨度5.3 m、209#N采场的最大安全跨度为51.04 m.     

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。     

九仗沟金矿采场岩体稳定性分析及参数优化

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对嵩县山金矿业有限公司九仗沟金矿试验采场进行了工程地质调查、数字摄影、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。利用三维数字摄影测量系统（ShapeMetrix3D）对九仗沟金矿100中段进路采场岩体进行现场节理信息采集,分析得到采场岩体结构面产状、节理间距、节理组数、结构面体密度等参数。在此基础上,结合钻孔窥视及岩石力学试验数据信息,采用岩体地质力学分类（RMR）和巴顿岩体质量（Q）分类方法对采场岩体稳定性进行分级。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场的跨度进行优化设计,分析认为实际生产中应严格将进路采场跨度控制在7.5 m以下,以保证进路采场稳定性。     

高山复杂矿体采场结构参数优化研究

为了确定羊拉铜矿高山复杂难采铜矿体开采的合理采场结构参数,在工程地质调查和岩体质量分级基础上,利用FLAC3D计算软件进行了采场结构参数优化,结果表明,盘区长50 m,宽36 m,间柱宽5 m时有利于采场和矿柱的稳定,是最佳的采场结构参数。工业试验的结果也验证了优化结果,达到了预期目标。     

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。     

青龙沟金矿露天转地下采场稳定性分析及控制

以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景，采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查，获取矿岩结构面信息，并结合室内岩石力学实验，进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用 Mathews 稳定性图法，分别计算出在未支护情况下，采场顶板、上盘和下盘保持稳定的最大长度分别为 52.5 m、35.84 m 和 12.11 m。综合考虑现场工程地质与施工条件，确定采场的最大可能暴露长度 34 m。应用 FLAC3D 对所确定的采场结构参数进行数值模拟，数值模拟结果表明在采场下盘出现较大范围的塑性破坏，这与稳定图法分析结果相一致。运用经验图表法进行采场锚索支护设计，提出了采场下盘锚索支护结构参数。通过对锚索支护采场进行数值分析结果表明，当在矿体下盘采用锚索支护后，支护后下盘围岩的最大水平位移以及塑性区范围均显著减小，设计的锚索支护参数能够确保下盘稳定。该研究为类似矿山采场结构参数确定及其支护形式选择提供参考。     

应用Mathews方法进行空场采矿法设计的经验

为澳大利亚某矿山开发了规模较大的空场回采工作面稳定性数据库 ,该数据库与开发Mathews稳定图方法的北美数据库规模相当。在所研究的矿山扩充了足够的工程实例 ,用于验证Mathews方法的两种现存修正方案预测采场帮壁稳定性的适用性。尽管稳定性分区不同 ,稳定数的计算方式也有些差异 ,两种修正方案给出的预测结果相似。总体而言 ,观测不稳定的采场帮壁都能准确地反映在两种稳定图上。但是 ,有相当比例的稳定采场被预测为不稳定 ,这一比例比使用北美数据库的情形要高得多 ,表明对这一特定的研究实例而言 ,该方法给出的预测结果更为保守。研究成果指出 ,Mathews方法的两种修正方案对于缺乏或没有收集当地经验的矿山能够近似给出初步合理的采场尺寸 ,不过建立特定矿山的稳定性分区会提高该方法的预测能力。作者收集的工程实例 ,其中包括水力半径达 5 5m的采场帮壁 ,已经与加拿大数据库合并 ,提出了一种修正的通用Mathews稳定图     

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。     

大洞金矿采矿工艺与采场稳定性分析研究

大洞金矿+65 m以上标高矿体属于急倾斜极薄矿体,该矿体原采用浅孔留矿法开采,安全性差且损失贫化率较高,为保证采场生产安全和提高生产能力,提出采用削壁充填采矿法开采。对矿岩体开展岩石力学参数测试、岩体工程地质条件分析与质量评价,并结合Mathews图解方法对采场、采场顶板、采场上盘围岩稳定性进行分析研究,研究结果表明:大洞金矿石英岩和粉砂质板岩均属于差岩体,采用浅孔留矿法开采矿体无法保证采场上盘围岩的稳定性,而选取削壁充填采矿法作为采矿方案较为合理,该方法安全可靠且预期技术经济效果良好,矿石贫化率下降35%,矿石损失率降低16%。     

应用Mathews方法进行空场采矿法设计的经验

为澳大利亚某矿山开发了规摸较大的空场回采工作面稳定性数据库，该数据库与开发Mathews稳定图方法的北美数据库规模相当。在所研究的矿山扩充了足够的工程实例，用于验证Mathews方法的两种现存修正方案预测采场帮壁稳定性的适用性。尽管稳定性分区不同，稳定数的计算方式也有些差异，两种修正方案给出的预测结果相似。总体而言，观测不稳定的采场帮壁都能准确地反映在两种稳定图上。但是，有相当比例的稳定采场被预测为不稳定，这一比例比使用北美数据库的情形要高得多，表明对这一特定的研究实例而言，该方法给出的预测结果更为保守。研究成果指出，Mathews方法 的两种修正方案对于缺乏或没有收集当地经验的矿山能够近似给出初步合理的采场尺寸，不过建立特定矿山的稳定性分区会提高该方法的预测能力。作者收集的工程实例，其中包括水力半径达55m的采场帮壁，已经与加拿大数据库合并，提出了一种修正的通用Mathews稳定图。