大采高回采巷道超前支护技术实践

针对大采高回采巷道超前影响区变形严重现象,采用数值模拟的方法研究工作面回采时回采巷道应力及变形情况,结果表明:大采高回采巷道受工作面回采影响严重,尤其在底板中。并根据回采原有支护设计确定的大采高回采巷道超前支护参数。最终确定在工作面前方采用单体液压支柱进行超前支护60 m。     

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。     

某矿上向水平分层充填采场控顶技术研究

采场跨度是影响上向水平分层充填采场回采结构及顶板稳定性的重要参数之一,合理确定其尺寸及支护方式不仅关系到人员作业安全,还关系到矿山经济指标等。通过采用Q系统分级法和能量释放理论,综合确定采场最大极限跨度并采用数值模拟方法对长锚索支护下的支护效果进行评价。现场应用结果表明:在最大采场跨度为15 m,并辅以合理参数的锚索支护时,顶板控制效果明显。     

千枚岩采场支护结构相似模拟试验研究

针对千枚岩采场围岩严重片帮问题,建立相似材料模型,对千枚岩采场稳定性进行模拟。模拟试验结果表明,预留原生点柱可以有效降低采场中部拉应力。回采过程中,在距底柱16m和28m处保留原生点柱对采场围岩进行支护,在很大程度上改善了地压作用对采矿作业造成的危害。研究表明矿柱断面为4m×4m是合理的,预留矿柱的矿量远远小于因上采高度增加而多回采的矿量,且大大提高了矿石的回采率。该模拟结果在实际应用中已经取得了良好的效果。     

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m²;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为：采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采。     

龙首矿西二采区回采巷道围岩松动圈现场测试分析研究

龙首矿西二采区计划在1 595m水平开展无底柱分段崩落法工业试验,并已完成了试验采场的部分采切工程,回采进路的稳定性将直接影响到该采矿方法的试验效果。分析进路围岩松动圈的分布规律并对其实际范围进行测定,对于设计和优化进路的支护方式、支护参数有着重要的指导意义。采用不连续变形分析(DDA)方法对西二采区崩落法试验采场回采进路围岩松动圈分布规律进行了模拟研究,模拟结果表明在西二采区地质条件下,回采进路顶部的围岩松动圈范围要大于进路两帮松动圈范围。在此基础上,利用RSM-SY5型超声仪对回采进路松动圈范围进行了声波测试,测试结果表明1 595m水平回采进路的松动圈范围大约在1.3～1.8m,且进路顶部的松动圈实测范围要大于进路两帮松动圈实测范围。数值模拟研究及现场测试的结果为矿山巷道支护设计及优化提供了参考依据。     

山西庞庞塔煤矿跨采工作面顺槽位置选择及支护方案设计

为深入研究庞庞塔煤矿跨采工作面推进方向与-550 m水平大巷平行情况下的巷道底板稳定性,模拟分析了回采期间在-550 m水平大巷与采煤工作面的垂直距离为28 m的条件下,采场边界跨过-550 m水平大巷6,16,26 m 3种不同水平距离时的跨采方案。研究表明:(1)当水平距离为6 m时,塑性区最大,巷道两帮和顶底板破坏较明显,最大破坏深度位于距离顶板2 m处;(2)随着水平距离增加,塑性区尺寸线性缩小,当水平距离大于16 m时,最大塑性区深度小于1.7 m;(3)当水平距离增大至26 m时,最大塑性区深度减少至1 m,因此在水平距离大于26 m的范围内进行开挖巷道,所受采动影响较小。根据上述分析,设计了跨采前巷道支护方案,即巷道顶板采用锚杆支护,两帮采用锚网喷支护,详细讨论了支护参数取值及支护施工流程,可为类似生产条件下巷道设计及支护提供借鉴。     

复杂充填体下残矿回采方案优化研究

以湖北三鑫公司-370 m中段残留顶柱的安全经济回采为例,采用普氏拱理论对现有顶板稳定性进行分析。并结合开采现状,在现场测试的基础上,采用数值模拟的方法对4种回采方案的计算结果进行对比分析。最后得到不同方案下顶柱回采过程中采场周围的位移、应力、塑性区的分布规律,并据此得出最优回采方案。结果表明:在10 m厚的顶柱中,第一层矿房尺寸采用4 m×4 m,第二层矿房尺寸采用4 m×5 m,顶部预留1 m矿体,并且均采用"隔二采一"的回采顺序能够有效地避免间柱中出现塑性区贯通。顶部的拉伸破坏区和塑性区限制在留设的1 m矿体中,上部充填体受到的影响较小。从而既保证了采场的安全稳定性,也最大限度地回采了顶柱资源。     

采场跨度优化数值模拟研究

采场跨度是影响采场结构稳定性的重要因素。为确定采场回采的最优跨度,以矿山实际地质条件为基础,借助FLAC3D数值计算软件,分别对采场跨度为6,8,10 m和12m4种情况进行数值模拟,并从最大主应力、垂直方向沉降及塑性区3方面对不同跨度情况进行对比分析,最终确定采场回采最优跨度为8m。     

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。     

采矿方法选择及其数值模拟研究

为提高矿山效益、降低矿石的贫化损失,通过现场调查、取样和室内力学试验,并结合现场实际,采用大直径深孔连续采矿的工艺进行回采,并对其回采工艺、矿体的顶板、底板、矿柱和顶底板两侧围岩的应力、应变、塑性区分布和安全率进行了模拟,模拟结果表明,采场的顶板和底板的侧帮出现了应力集中,并导致局部破坏,对采场的稳定性有一定的影响,对采场实现锚杆支护,保证了矿山的安全生产。     

基于数值分析的中深孔爆破采场结构优化研究

针对凡口铅锌矿回采矿体过程中面临的安全性问题大、回采效率低、采矿成本高等问题,运用数值模拟软件FLAC3D及其自带的汇编语言,对影响采场结构参数的长度L、宽度D、高度H 3个基本变量进行模拟组合,并结合安全系数等传统的评价指标进行空区关键点的位移、塑性区等情况统计,最终对井下多变量采场参数进行综合分析,研究表明:位移值与L、D、H 3个参数均成非线性正相关,其中位移值最小对应的参数是L=20 m,D=6 m,H=6 m,最大值对应的参数是L=40 m,D=10 m,H=8 m,该参数下的安全系数F≥1.239;由塑性区面积与各参数的单因素分析得,参数值与塑性区的相关性大,其中模拟的最大参数对应的塑性区贯通现象明显,需对局部围岩性质复杂地域进行支护,以保证回采的安全;结合矿山机械化上向中深孔采矿法的实际,通过实测分析得出该采场回采过程中能保持相对较高的安全性和生产效率的结论,与模拟统计的结果相一致,具有相对较大的指导意义。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

基于FLAC3D 的某铁矿采场结构参数优选

为提高矿山开采效率及开采过程中采场顶板的稳定性,利用FLAC3D 软件建立数值计算模型,模拟不同结构参数的采场分步骤、分层回采及充填过程,对采场顶板的受力变化情况进行研究分析,从而判断不同结构参数和不同的开采阶段采场顶板的稳定性情况。结果表明,一步骤回采时顶板的稳定性较好,二步骤回采过程中顶板稳定性较差,应加强对采场顶板的监测与支护工作;通过对不同采场宽度和上下分层高度的方案对比分析,得出了采场最优结构参数,进路宽度为5 m,上分层高度为3.5 m,下分层高度为4.5 m。结果为采场结构参数设计提供了理论依据。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

安庆铜矿复杂难采矿体回采研究

针对安庆铜矿东五采场复杂的地压条件和采场回采环境,为确保回采过程的安全,对该采场的回采方案进行了优化选择,针对拟定选用的上向分层充填采矿法,采场回采参数进行了数值模拟和技术经济分析比较,确定东五采场分步回采,一步回采胶结充填采场,宽为8m、二步回采水砂充填采场,宽为30m的最优采场结构参数。矿山实践实现了安全回采,取得了回采率87%,贫化率8%的良好效果。     

夏甸金矿上向水平分层充填法结构参数优化的数值模拟

夏甸金矿-692 m水平以上采用点柱式上向水平分层充填法进行回采,在回采时矿房宽6 m,矿柱宽度为2 m,2 m的矿柱不回收,造成了较为严重的矿量损失。因此,对夏甸金矿-692 m水平以下的采场采用的采矿方法进行优化,采用了上向水平分层充填法进行回采。基于FLAC^3D数值模拟软件对采场结构参数优化,通过模拟不同矿房矿柱的宽度方案,观察不同方案采场中的应力、塑性区情况来确定最佳的矿房宽度和矿柱宽度。研究发现：当矿柱宽度为4 m时,其矿柱中岩体塑性变形程度低,矿柱完整性好,安全程度高,矿房宽度为5 m时,塑性区面积最小,塑性变形最弱。因此,选择矿柱宽度为4 m,矿房宽度为5 m是最佳的结构参数。     

鑫汇金矿上向水平分层充填采矿法开采方案设计

针对山东黄金鑫汇金矿5#井-530 m矿体地质赋存条件,选用上向水平进路充填法进行开采。对矿体采场、回采顺序、爆破方式进行了设计,采场采用浅孔光面爆破法进行爆破。针对不稳固矿体,采用树脂锚杆穿带支护方案,支护网度为1.5 m×1.5 m。树脂锚杆为直径22 mm螺旋钢,长2.2 m。矿体回采结束一步采使用1〖DK(〗∶〖DK)〗6胶结充填,二步骤采用1〖DK(〗∶〖DK)〗8胶结充填。实践表明：方案实施后,采场支护效果较好,矿石回收率高,机械化程度高,矿块生产能力大。     

胶结充填体对二步矿体作用机理分析

为研究胶结充填体对二步矿体的作用机理,以新城金矿782、792和802 3个一步采场为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,对一步采场从第3分段开挖充填到第5分段开挖充填中胶结充填体的作用机理进行模拟研究。结果表明：从一步采场第3分段到第5分段开挖充填,二步矿体内的应力值比胶结充填体内的应力值大5～6倍。792采场胶结充填体与二步矿体接触面上产生的塑性区以受拉破坏为主,782、802采场胶结充填体与二步矿体接触面上的塑性区由剪切破坏产生,深度基本保持在1 m左右。一步采场回采至11分层后,顶板沉降量加快,需对顶板进行支护处理,以保证回采安全。     

某铁矿缓倾斜厚大矿体采矿技术研究

某铁矿出于安全考虑,前期的崩落法无法继续使用,深部矿体的回采方法必须及时变更为充填法。为了确保充填法采矿安全、高效,根据矿山实际矿体、围岩稳定性特征,提出4个回采方法,经过模糊综合评判选择分段凿岩阶段空场嗣后充填法。在此基础上针对如何选择采场结构参数,才能确保回采过程采场的稳定,采用数值模拟对深部矿体采场结构参数进行方案优化,在采场长度为100 m,预留10 m间柱的情况下,模拟了采场宽度13 m、15 m、17 m3个方案,采场的最优宽度确定为15 m。