基于BLSS-PE与FLAC3D耦合建模技术的采区溜井稳定性分析

针对矿山溜井空间形态复杂、探测难度较大、传统测量方式无法获得准确的溜井三维模型、从而导致数值计算结果与工程实际存在较大偏差的问题,采用BLSS-PE空区探测系统对普朗铜矿N3-2溜井开展了三维扫描,得到了实测三维模型,并确定了垮塌区域;进一步耦合得到溜井数值计算模型,利用FLAC3D软件对其进行了模拟计算和分析评价。结果表明,井壁周边均存在不同大小的拉应力,井筒上方、底部以及垮塌区域之间存在较大的压应力集中,井筒内壁位移变形较大,长期放矿对井壁造成的冲撞和摩擦使井筒进一步垮塌的风险增加。数值计算结果更加接近工程实际,有利于提升其在矿山工程稳定性分析中的应用。     

某矿山4~#碎矿站主溜井垮塌破坏原因分析

通过对某矿山4~#碎矿站主溜井围岩岩体工程地质特征和使用过程问题分析,认为溜井已发生井壁垮塌,随后对垮塌情况进行了三维激光扫描。溜井垮塌破坏的原因分析及以此为基础采取加固修复措施,是保障溜井安全运行的首要任务。分别从工程地质条件影响、溜井中矿石对井壁的磨蚀作用、矿石倒入溜井对井壁的冲击作用和放矿制度影响作用等多方面分析了主溜井垮塌破坏的原因,得到了各因素的影响作用规律。该分析结果可为类似溜井垮塌破坏原因分析和加固方案设计提供技术参考。     

某矿山高溜井三维可视化模型的井壁破坏特征研究

溜井是地下金属矿山最重要的采矿工程之一,井下开采的全部矿岩都由此集中贮藏和转运,它的稳定畅通与否对矿山生产影响极大。由于溜井工程环境复杂,又长期受冲击载荷作用,稳定条件恶劣,主溜井破坏,轻者需停产长时间进行返修,严重者井筒报废,影响生产,给矿山造成巨大的经济损失。为探究某矿山高溜井井壁破坏特征,针对该高溜井垮塌部位进行三维激光探测,获得高溜井破坏部位三维实体模型,进而建立溜井垮塌三维模型及垮塌结构图。并分析溜井垮塌主要原因为矿岩对溜井壁的冲击,造成溜井垮塌。垮塌方式与矿岩运动方向和井壁法向夹角有关,当夹角小于45°时,破坏形式以冲击破坏为主;大于45°时,则以剪切破坏为主。在此基础上提出治理措施。     

深部溜井垮塌三维探测及其修复方案研究

针对凡口铅锌矿深部5#主溜井局部发生较大规模垮塌的工程问题,采用空区激光探测系统(CMS)对溜井垮塌区域进行三维探测,精确地建立起垮塌区的三维可视化模型,准确地掌握溜井垮塌区的三维形态、空间位置和实际边界,计算获得溜井的垮塌体积和范围,形成能准确反映垮塌区实际边界现状的横剖面和纵剖面等相关资料。在此基础上,研究提出两个对溜井实施修复的初步技术方案,对两个方案进行了对比分析后,综合考虑经济和安全等因素,建议采用方案二作为5#主溜井垮塌区修复的最终技术方案,为溜井的恢复加固提供技术支持。     

某铜矿主矿、废石溜井双井效应研究

某铜矿矿石溜井自建成投入使用以来,断面由圆形变为不规则形状,尺寸由3 m变为超过20 m,最大面积接近300 m2,矿、废石井井壁由建成初期的距离25 m,到修复前距离约13 m,如果继续塌方将有垮通的危险,而根据矿山生产计划,该溜井还要有较长的服务年限.采用数值仿真的方法对溜井的稳定性进行了分析,对溜井垮塌过程相互影响机理做了研究.以莫尔-库伦强度准则为依据,重点分析围岩应力状态在sig3-sig1坐标平面内变化,得到了溜井在垮塌过程围岩应力变化规律,初步确定了目前溜井的运行状态,为进一步分析溜井稳定性和溜井支护、加固提供了依据.     

主溜井矿石运移及井壁破坏特征的相似试验研究

为研究溜井矿石运移及井壁破坏特征,以金山店矿垂直主溜井为例,根据工程特点和相似理论,构建了由井口卸矿模拟装置、井筒适配装置、底部放矿适配装置、高速摄影系统和数据分析系统等部分组成的溜井溜放矿相似试验平台。以运动学理论为基础,在试验平台上进行溜矿段溜矿相似试验,得到了溜矿段矿石的运动轨迹,试验的井壁冲击破坏部位按相似比还原后与理论分析和矿山井壁冲击破坏检测结果相近;以椭球体放矿理论为基础,在试验平台上进行贮矿段放矿相似试验,得到了贮矿段井壁磨损分区范围,试验的井壁磨损破坏区域按相似比还原后与理论分析、PFC2D放矿数值模拟以及矿山井壁磨损检测结果相符。研究结果表明,溜井溜放矿相似试验平台及其溜放矿相似试验适用于溜井的矿石运移及井壁破坏特征研究,试验结果为金山店矿现服役主溜井的井壁加固方案优化和新设计的采区溜井支护方案优化提供了依据。     

大尹格庄金矿采场溜井破坏原因分析及修复研究

针对大尹格庄金矿采场溜井的垮塌破坏情况,进行了调查分析;根据巷道及溜井位置建立计算模型,对采场溜井破坏情况进行数值分析,分析溜井围岩的最大位移、塑性区、应力特征和破坏程度,研究了大尹格庄金矿6901采场溜井的破坏机理。总结出围岩稳定性、冲击摩擦和爆破震动是造成溜井破坏的主要原因。根据现场具体情况和数值模拟结果,确定溜井改造修复方案,采取了对垮塌井筒封闭处理,施工一斜溜道与原先溜井贯通,同时对斜溜道井壁进行混凝土和锰钢板支护加固。5年多的使用实践证明,工程应用效果良好。     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中，矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置，对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例，建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论，结合相似试验结果，得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置，误差不超过4.84%，理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

主溜井中矿岩三维运动轨迹分析与验证

溜井运输过程中，矿（废）石与井壁的碰撞造成井壁破坏较为严重。确定矿（废）石与井壁碰撞前的运动轨迹和碰撞位置，对于保证溜井井壁稳定性具有重要意义。以某矿山主溜井溜矿段-40~-71 m为例，建立了溜井溜矿段相似试验平台。根据运动学理论，结合相似试验结果，得到矿（废）石与溜井井壁产生首次碰撞前的运动轨迹和三维轨迹方程。研究表明：理论计算得到的矿石冲击位置略低于试验中矿石的冲击位置，误差不超过4.84%，理论计算及试验结果与矿山实际检测结果基本一致。分析结果可为确定溜井井壁的受冲击区域、溜井系统设计与优化、溜井治理与修复、溜井管理方案制定等提供依据。     

溜井垮塌分析与治理方案

主溜井系统是矿山重要的转运系统，是矿山的“咽喉”所在，主溜井的垮塌破坏，严重影响矿山的安全生产。针对大屯锡矿大马芦矿段现阶段使用的主溜井系统垮塌破坏情况，通过采用SLAM三维扫描仪扫描，准确获取了溜井的三维形态、垮塌空间位置和实际边界。结合溜井实际应用情况，综合研究分析溜井系统垮塌原因，有针对性的提出了修复溜井和新建溜井系统两个方案，从方案设计的可行性、投资成本、施工过程中的安全风险等多方面对两个方案进行对比分析论证，最终确定了新建溜井为最佳的经济可行技术方案。     

矿石粒子群碰撞作用下溜井垮塌轮廓推演分析

受溜井井壁和底部矿堆的限制作用,落入溜井的矿石对井壁造成直接碰撞损伤和触底后的反弹碰撞损伤,进而导致井壁出现垮塌破坏。基于运动学理论建立卸矿模型,分析溜矿段矿石落入溜井内的运动状态。借助Python科学计算工具,计算空井和非空井条件下矿石粒子群对井壁不同位置的碰撞频数,并以此定量表征井壁损伤程度。矿石粒子群在不同贮矿矿堆高度下对溜井井壁碰撞损伤的结果,可以解释溜井实际垮塌轮廓与破坏趋势。研究结果与实际垮塌扫描形态相吻合,验证了溜井垮塌形态分析结果的正确性。在溜井垮塌机理方面国内外可借鉴的经验较少,碰撞分析过程与结果也可为溜井垮塌趋势、结构参数设计及加固技术方案提供参考。     

有限元分析在某矿山主巷道稳定性评价中的应用

某矿山矿体埋深大,围岩稳定性差,基于巷道空间位置的复杂性和安全性考虑,采用岩体弹塑性破坏Drucker-Prager(简称D-P准则)准则,通过ANSYS 8.0有限元程序分析软件,进行三维非线性有限元数值模拟,对矿山主巷道的位移场、应力场进行数值分析,分析在应力场发生变化的条件下主巷道的塑性区,确定了巷道变形及围岩应力随着巷道埋深变化的关系。对主巷道稳定性进行分析和评估,最终确定了巷道稳定性随巷道埋深变化时主要影响部位及因素,可为矿山确定巷道支护参数提供指导。     

基于BLSS-PE空区探测系统的溜井垮塌情况分析

针对矿山溜井垮塌问题频繁发生,探测手段较难满足后期治理工作要求的现状,本文采用BLSS-PE空区探测系统对三山岛金矿2#溜井开展了现场探测工作,得到了垮塌后溜井三维点云原始数据,建立了2#溜井垮塌前后复合模型,确定了垮塌溜井的三维空间位置,垮塌区域实际边界,垮塌区域发展趋势；计算了不同高程垮塌面面积以及垮塌体总体积；分析了垮塌区域对于相邻工程的影响情况,为后期矿山开展溜井修复治理工作提供了数据支持。     

大垮塌原矿仓修复治理稳定性分析评价

原矿仓放矿过程中矿石的冲击和磨损易造成原矿仓的变形、失稳和垮塌。针对这种问题,采用BLSS-PE矿用三维激光扫描仪对某矿山大垮塌原矿仓进行三维激光扫描,精确地建立起原矿仓的三维可视化模型,获得其形态、边界和位置等信息。基于原矿仓的修复方案,运用FLAC3D软件对原矿仓垮塌破坏情况进行数值模拟,掌握了附近围岩的地压分布状况,重点分析了原矿仓修复治理过程中整体结构的稳定性。数值模拟结果表明:采用双控锚索+锚网喷联合支护修复治理方案,原矿仓的破坏得到有效限制,围岩的稳定性也相应提高,同时破坏区域围岩的受力状态得到了改善,保证了作业人员安全,治理效果明显。     

基于三维激光扫描的溜井测量与分析

以具体工程为研究背景,结合某矿山实际工况条件,深入探讨了矿石溜井精确测量与安全评估问题。首先,基于C-ALS三维扫描激光系统的基本原理和测试方法,提出了符合现场实况的扫描与测量方案并进行测试,获得了较为丰富和完整的点云数据;然后,采用Cavity Scan软件对点云数据进行处理,将点云数据转化为三维矿业软件Surpac能够支持的水平线文件,并建立了溜井及周边工程的三维实体模型,实现了三维可视化;最后,通过对典型剖面图和水平断面图的技术处理,对溜井垮塌前后三维实体模型布尔运算,取得了溜井垮塌现状实测数据,科学有效地分析了溜井的具体垮塌位置与破坏特征。研究成果为矿山溜井的运行维护、使用管理和安全治理提供了基础数据和科学依据。     

深井回采过程矿柱与围岩破坏预测及可视化验证

针对某地下金属矿山深井"隔一采一"方式回采过程形成的单面临空矿柱,运用Midas/GTS软件建立数值模拟模型,通过数值模拟,揭示矿柱及围岩的应力、位移、塑性区的变化情况,对回采过程中矿柱及围岩可能出现的破坏区域进行分析和预测;采用空区三维激光探测技术和空区三维建模技术,快速而准确的获得采空区和矿柱三维形态,实现了对"隔一采一"方式回采过程单面临空矿柱及围岩破坏数值模拟结果的可视化验证.实践证明,上述方法为分析和预测类似深井矿山回采过程矿柱及围岩破坏位置预测开辟了新的途径,对指导矿山下一步爆破设计和安全高效开采具有重要的现实意义.     

地下矿山空区失稳三维探查及可视化安全分析

针对某金属地下矿山I号矿床采空区失稳垮塌致使周边巷道遭到破坏的工程实际, 采用空区探测系统(CMS)对垮塌空区进行了现场三维探测, 获取了采空区失稳垮塌三维信息; 运用三维建模软件Surpac分别构建起垮塌采空区及其周边巷道的三维可视化模型, 以此为基础有效地确定了因采空区失稳垮塌致使巷道破坏的位置、范围和程度, 提出了采空区垮塌后给周边的凿岩、回风井等工程巷道带来的安全隐患。 实践表明, 这种基于空区失稳三维探查的可视化安全分析方法, 可直观、准确地掌握采空区失稳破坏相关信息, 从而为矿山制定科学合理的治理方案提供可靠的依据。     

铜绿山铜铁矿主溜井技术改造研究

铜绿山铜铁矿矿石主溜井上部-425~-605m段垮塌高度及垮塌量较小,服务年限较短,采用修复加固方式。下部-605~-785m段垮塌断面积大,垮塌高度大,地质岩性差,服务年限长,采取新掘主溜井方案。新主溜井需与-605m中段原转载系统和-785m中段破碎系统进行有效衔接,使整个矿山溜破系统运行流畅。     

基于BLSS-PE空区探测系统的溜井垮塌分析研究

针对地下金属矿山溜井垮塌问题频繁发生,探测手段较难满足后期治理工作要求的现状,本文采用BLSS-PE空区探测系统对三山岛金矿2#溜井开展了现场探测工作,得到了垮塌后溜井三维点云原始数据,建立了2#溜井垮塌前后复合模型,确定了垮塌溜井的三维空间位置,垮塌区域实际边界,垮塌区域发展趋势;计算了不同高程垮塌面面积以及垮塌体总体积;分析了垮塌区域对于相邻工程的影响情况,为后期矿山开展溜井修复治理工作提供了数据支持。     

石碌铁矿2~#主溜井大面积垮帮的修复

石碌铁矿2~#主溜井在使用过程中出现了大面积垮帮现象,造成-420 m水平放矿口频繁卡堵,严重影响矿山采矿生产。为了防止主溜井垮帮范围扩大进而影响卸载站的安全运行,通过三维扫描初步掌握了主溜井的垮帮情况,采取自上而下的方式先行清理加固主溜井垮帮的顶部,然后对主溜井进行清理、喷锚网临时支护。根据主溜井岩石状况,每隔10～15 m进行钢筋混凝土加固、加装耐磨衬板。经过近6个月的紧张施工,完成了主溜井垮帮修复工作。