用沙坝矿采场顶板稳定性模拟分析

贵州开磷矿业公司用沙坝矿主体为缓倾斜矿体,采用机械化盘区分段充填采矿法开采,通过研究采场跨度与顶板稳定性之间关系确保了作业人员安全和稳定生产.建立合理矿山开采力学模型后,对不同跨度采场在未支护方案下进行数值模拟分析表明,采场整体位移变化基本服从近对称分布;靠近开挖边界处围岩位移最大,距开挖边界越远,围岩位移越小,且移动方向均指向采空区;采场跨度在20m以内,采场顶板不发生破坏;当超过25m以上时,采场顶板出现较大拉应力,顶板开始发生破坏.     

大跨度采场在缓倾斜矿体开采中的应用

开采矿床最困难的工作是保证采场顶板水平暴露面的稳定。采场顶板允许跨度的绝对值是一种重要的采矿技术特性,在很大程度上决定采矿效率的技术经济指标。采场跨度越大,采准切割工程单位费用和矿柱损失就越小。开采缓倾斜有色金属矿床的采场支护参数及其跨度尺寸列于表1。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果为类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

尾砂充填连续开采采场顶板稳定性数值分析

针对金属矿山上向分尾砂充填连续采矿法开采条件的复杂性,通过运用弹塑性有限单元分析方法,建立平面应变数学模型,对采场顶板稳定性及采场结构参数进行分析和优化计算。结果表明,控制采场跨度或暴露面积是维系采场顶板稳定的根本措施;单层矿体开采时,随着采场跨度的加大,顶板预应力拉应力也相应增大,但伴随采高的增加,围岩内部的最大主应力、最大剪应力逐渐增大,顶板下沉量也逐渐增大,而顶板内拉应力却逐渐减小。相对1#脉脉矿体,推荐采场顶板极限暴露面积为600 m²左右,以此为基础确定的采场长、宽尺寸采场顶板稳定性最好。     

基于FLAC~(3D)的毛坪矿采场结构参数优化

为提高毛坪矿的开采效率,采用FLAC~(3D)数值模拟软件分析了采场进路两侧岩性、跨度和采深对采场结构稳定性的影响,并对采场结构参数进行了优化。研究表明:(1)当采场进路两侧岩性不同时,拉应力、压应力的分布范围存在差异,其破坏方式不同;(2)采场结构的稳定性随进路跨度增大而降低;(3)开采深度越大,顶板所受拉应力越大,失稳破坏的可能性也越大。     

缓倾斜薄矿体采场顶板跨度及矿柱尺寸计算

采用房柱法开采缓倾斜薄矿体时,合理的顶板跨度和矿柱尺寸对矿山安全和持续生产至关重要。以大新锰矿为工程背景,分别采用经验公式、板理论及梁理论等对采场顶板跨度进行了计算与分析,推荐采场顶板跨度为8 m。在此基础上借助矿柱荷载理论,兼顾矿柱的几何形状、流变效应、尺寸及爆破破坏等影响因素,对矿柱进行了设计。结果表明:本研究推荐的采场顶板跨度和矿柱计算方法简便、可行,适用于缓倾斜层状薄矿体房柱法开采设计。     

厚大矿体分段空场嗣后充填采场结构参数优化研究

采用合理的采场结构参数是控制地压危害实现矿体安全高效开采的重要措施。针对吴庄铁矿岩体条件,采用FLAC3D三维有限差分分析软件对24种不同方案的采场围岩应力、位移变化规律及塑性区分布情况进行了计算分析,得出顶板拉应力是影响该矿采场稳定性的重要因素。将顶板岩层所受的最大拉应力作为衡量采场稳定性的指标,绘出了采场跨度与顶板拉应力、采场长度与顶板拉应力关系曲线以及两者对顶板拉应力的联合影响曲面。在顶板厚度一定的情况下,采场顶板拉应力随着采场跨度的增大而增大,且增加幅度越来越大;随着采场长度增加顶板拉应力增加的幅度趋缓,特别是当采场长度增加到一定长度时,顶板拉应力趋于稳定。得到结论：采场稳定性不仅与顶板暴露面大小有关,暴露面形状对其影响也是至关重要的。优化采场顶板暴露面积形状是控制地压的重要手段之一,采用长条形顶板暴露面,能提高采场生产能力和保证回采的安全性。因此,对于该矿提出了“大盘区、小跨度”的设计理念。     

梅山铁矿塌落界线外残留矿体开采技术研究

针对梅山铁矿塌落界线外矿体开采技术的特点,提出了采用分段空场嗣后充填法,分析了底部结构的布置和回采工艺特点等,并结合自然平衡拱理论,采用计算机仿真模拟技术,对分段空场嗣后充填法回采过程中的围岩应力、位移变化规律及塑性区分布情况进行了计算分析,揭示出顶板岩层拉应力是影响该采场稳定性至关重要的因素。将顶板岩层所受的最大拉应力作为衡量采场稳定性的指标,应用正交试验法对不同采场结构参数进行优化,得出梅山铁矿塌落界线外矿体采用矿房采场跨度14 m、矿柱采场跨度10 m和顶板厚度8 m的结构参数,能保证安全开采的需要。     

上向分层充填法开采薄矿体的围岩稳定性影响因素分析

以司家营矿区Ⅲ号薄矿体为例,研究采用上向分层充填法开采薄矿体时,采场顶板厚度和空区跨度对采场矿柱稳定性的影响。根据采场结构、地质条件、矿岩特性、原岩应力等,运用FLAC3D数值模拟方法建立模型,计算不同顶板厚度和空区跨度情况下的应力场和位移场。结果表明,对于薄矿体,矿岩稳定性主要受空区跨度的影响,跨度越大,稳定性越低,而一定范围内的顶板厚度不会对采场稳定性产生大的影响。     

点柱式上向水平分层充填法充填采场稳定性研究

为了确保大尹格庄金矿采场安全,提高资源回收率,对-380、-496、-556、-616水平一些采场矿柱进行调查,总结发现矿柱受结构面的方向控制,呈现不同的破坏模式,大致可分为节理组平行矿柱壁面、节理组与矿柱斜交、节理面平行于顶板;建立了矿柱宽度、矿房顶板跨度及矿体开采深度与矿柱安全系数的关系式,分析得到矿柱宽度对矿柱安全系数的影响作用最大,其次为矿体开采深度,最后为矿房顶板跨度;对目标采场矿柱进行稳定性评价,得到各矿柱的安全系数,圈定出了不稳定矿柱;最后对-616水平顶板极限跨度及矿柱尺寸进行计算得到顶板极限跨度为8.2m,矿柱宽度应大于4.1m。     

大冶铁矿嗣后充填采场围岩变形机理研究

以相似材料模拟实验技术为主要研究手段,借助全站仪、应变计和数码相机等仪器监测了模型围岩的变形、应力以及破坏情况,研究了不同结构参数条件下分段空场嗣后充填采场的围岩变形与应力变化特征,以及发生破坏时的规律与特征。主要研究结果为：揭示了大冶铁矿合理的采场结构参数;采场顶板与矿柱所受应力分布为拉剪应力和压应力;顶板是采场稳定的关键因素,应保证充填体与顶板良好的接触关系,提高接顶率;采场内应力分布规律与回采方向相反,偏向于首采矿块。     

龙滩坝8#采场地压监测与结果分析

为掌握龙滩坝8#采场矿体在开采过程中地压的变化规律，在结合现场实际情况的同时，根据开挖揭露的地质条件，采用钻孔应力计、锚杆应力计、收敛计、多点位移计和声发射对采场矿柱、顶板及巷道变形情况进行监测，得到回采过程中矿柱、顶板、巷道的受力状况。掌握采场地压的变化规律，为矿体的开采设计提供参考。     

丹银金矿采场落矿距离的优化

在全面法中,顶板的稳固性很关键,直接影响到回采作业能否顺利进行。根据丹银金矿Ⅱ号脉2608采场顶板不稳固的实际情况建立模型,对采场落矿距离进行优化,确定了合理的推进距离既能够保证回采工作的顺利进行,又使回采的效率得到提高。利用FLAC^3D建立矿房模型,先开挖切割上山,然后沿着矿脉推进。对一次推进2,3,4 m时顶板的受力情况进行分析,得到采场应力分布情况以及应力集中区域,得到一次推进3 m是最优的落矿距离。研究的结果对矿山的实际生产提供了科学依据。     

综放采场宏观应力壳与关键层的联系

阐述了综放采场宏观应力壳的基本概念,初步探讨了宏观应力壳与关键层在结构上的宏观联系,分析了在综放开采条件下,宏观应力壳和关键层以及基本顶在承担上覆岩层荷载时各自不同的作用,强调了宏观应力壳是导致综放采场矿压规律不同于分层开采的主要原因。     

地压在线监测在卡房1-9矿体中的应用及分析

云锡卡房分公司I-9矿体多年来一直采用普通全面法开采,随着高效开采技术的应用,采空区形成的速度呈现大幅增长的趋势,局部一些矿柱及空区顶板已发生明显的开裂、离层破坏并且存在异响现象,这些现象表明,随着时间的推移,地压活动将越来越突出,为了弄清楚该矿体后期采动过程应力应变的变化趋势,在结合现场实际、有限元模拟及矿柱力学稳定性分析的基础上,采用位移传感器、钻孔应力计及声发射传感器对卡房1-9矿体顶板、矿柱的稳定性进行监测。确定回采过程中矿柱、顶板的受力状况。掌握采场地压的变化规律,为后续矿体的开采提供参考。     

某矿山钢筋混凝土人工假顶设计

地下矿山采场顶柱是指由采场顶部终止回采水平至上部相邻阶段运输巷道底板之间，为了保证安全而留设的保护矿体。对于矿体顶底板围岩较为稳固、矿石资源价值较高以及充填材料缺乏的矿山来说，顶柱的留设势必造成不必要的资源浪费，并给矿山企业带来较大的经济损失。由于地质条件的复杂性、井下作业的局限性以及爆破落矿的破坏作用，留设的矿石顶柱往往不能较好发挥其设计作用。在保证采场内作业安全的前提下，为了回收该部分矿石资源，某矿山采用受力状态分析、理论计算等方法，设计出一种地下矿山钢筋混凝土人工假顶结构。通过造价及经济效益计算，设计的钢筋混凝土人工假顶造价为80万元，置换出的矿石顶柱资源价值为264万元，具有较好的经济效益。     

深部金属矿山卸压开采研究

为了确保深部资源的安全高效经济开采,以广西某矿业公司深部105号矿体作为研究对象,针对105号矿体即将开展的大规模开采过程中有可能出现的应力诱导矿压灾害,开展了卸压开采研究。根据矿区105号矿体及围岩的岩爆倾向性结论,结合矿区开采技术条件与开采工艺、地应力水平与岩体力学参数,提出了4种卸压方案,并利用FLAC3D及Plot Digitizer软件对4种方案的卸压效果进行模拟分析。结果表明:采场两侧布置卸压槽卸压方案使采场周边应力降低14.8%;切顶和拉底布置卸压槽卸压方案卸压不成功;在上盘深孔卸压爆破卸压方案使采场周边应力降低50.4%,在矿体与围岩之间能形成有效的应力隔离带;矿块分步回采方案使采场周边应力降低63.6%,最终通过最大主应力比较分析确定矿块分步回采为最优方案。     

采空区处理与卸压开采回顾与展望

采空区处理是我国及采矿不发达国家特有的难题,深部开采是国内外采矿业发展的必然趋势.采空区存在和深部开采都必然诱发高地压灾害.回顾了卸压开采理论及采空区处理与卸压开采理论指导下创新的新方法.回顾表明,切顶卸压理论是采空区处理与卸压开采领域的原创性理论,其特点是控制爆破切断一定深度的顶板并就地堆筑成支撑顶板的堆石坝,从而消...