缓倾斜矿体采空区稳定性数值模拟研究

根据缓倾斜矿体的特征,采用FLAC3D软件对某铁矿1#矿体采空区稳定性进行了充填前后的数值模拟,对空区治理、矿柱回采的方案制定及安全生产具有一定的借鉴作用。     

复杂空区群条件下矿柱安全回收技术研究

为了最大限度回收某铁锌多金属矿复杂空区群条件下的矿柱资源,以该矿区三中段以上矿体为研究对象,根据矿柱开采技术条件,结合矿区采空区实体模型,制定了充填法处理采空区和空场嗣后充填法回收矿柱的技术方案,并利用FLAC3D软件对矿柱回收过程中应力应变和地表沉降进行模拟分析。结果表明：矿柱回收过程中,岩体应力发生转移,围岩和充填体受压,顶板受拉。同时,为减少矿柱回收过程中的地表沉降,提出以不回收一中段矿柱为主,在关键部位预留少量原岩矿柱为辅的保护措施,以保证覆岩及地表的稳定性。     

基于充填体拱效应的水平矿柱安全厚度研究

充填体下矿体开采时,考虑充填体拱效应,有利于提高矿山资源回采率。利用BELAEM模型计算拱效应下充填体垂直应力,构建弹性梁力学模型并结合极限抗拉强度准则推导出水平矿柱预留安全厚度表达式。以某金属矿山3个不同采空区跨度为例,计算水平矿柱安全厚度。利用FLAC3D建立数值模型对矿体进行开挖模拟,通过对水平矿柱最大主应力及最大位移分析,验证了水平矿柱预留厚度满足安全生产需求。现场工程150 d监测结果表明,监测点附近位移变化最大值低于极限位移,水平矿柱趋于稳定。     

基于数值模拟的高压采场卸压方案研究

为了安全开采含有较多采空区的矿体,制定了2种卸压方案,并采用FLAC3D软件对矿体进行建模,模拟并分析了其卸压效果.结果表明,采用方案1(卸压巷道与凿岩巷道呈"非"字形、相邻卸压巷道间隔10 m)时,最小主应力在凿岩巷道两边及顶板附近分别从8 MPa和9 MPa降至5 MPa和8 MPa,最大主应力变化不大;采用方案2...     

石膏矿隔离矿柱留设厚度数值模拟研究

隔离矿柱留设对采空区上部矿体的安全回采起着至关重要的作用.以某地下开采的石膏矿为工程实例,借助FLAC3D数值模拟软件建立了数值模型,在采用房柱法开采下部矿体,形成众多采空区的条件下,对采用无底柱分段崩落法回采上部矿体进行了数值模拟,分析了回采过程中隔离矿柱的应力、位移、塑性区发展变化情况,结果表明,隔离矿柱的最小厚度应为37 m.     

缓倾斜薄矿体开采空区群精确数字化及稳定性分析

为分析缓倾斜薄矿体回采形成的大量空区的稳定性,根据空区位置和开采现状,采用激 光 3D 扫描进 行空区数字化,建立精确的空区群三维形态模型和数值计算模型。对建立的空区群数值模型进 行计算,按照下行 式和前进式的回采顺序逐步模拟形成空区群,得到了次生应力平衡之后的最大主应力云图、最 小主应力云图、位移 云图。数值模拟结果表明矿柱尺寸对采空区群的稳定性影响很大,矿柱靠近顶板的位置为应力 集中部位,给空区 群模型留设合理尺寸的矿柱时,顶板和矿柱内的位移趋于定值,处于稳定状态。按照现有空区 群内留设 10 m×6 m 间柱的情况下,经过数值模拟分析,空区群表现为稳定状态。     

某铁矿间柱回采稳定性数值模拟研究

利用FLAC3D软件,对某铁矿间柱回采过程进行数值模拟分析。通过对比不同宽度矿柱、矿房条件下采场顶板的最大主应力、位移及其分布情况,判断顶板的受力和稳定情况。模拟结果表明,采用双矿柱布置时,中间矿房顶板所受的拉应力和位移都明显大于两侧矿房,在生产实际中应加强对中间矿房顶板的支护和监测。在一定范围内,通过减小矿房宽度以及增加矿柱宽度可有效改善顶板的受力情况,减小垂直位移的产生,但随着矿房宽度的继续减小,顶板受力条件改善情况则明显减弱,通过对不同方案对比分析,确定了合适的间柱回采方案,以指导矿山生产。     

某矿山多层采空区群稳定性的FLAC3D数值分析

为评价某矿山采空区群的稳定性,应用有限元FLAC3D软件对该矿体及复杂多层采空区群三维数值模型进行了模拟分析.选取相邻空间区间顶板厚度小于30 m和顶板跨度较大的空区群作为研究对象,对多层采空区的应力分布和塑性区(结构塑性强度破坏方面)以及采空区顶板中点位移监控(变形控制方面)进行了研究,并根据研究结果对矿体所有采空区进行了稳定性分类,为后续采空区治理提供了可靠的依据.     

大跨度空区顶板失稳临界参数及稳定性分析

为分析复杂空区顶板的稳定性,用力学理论与数值模拟相结合的方法对空区顶板的稳定性进行综合分析。采用简支梁理论、荷载传递交汇线理论、厚跨比法对空区顶板失稳临界参数进行计算,运用FLAC3D数值模拟软件对空区围岩的稳定性进行研究。结果表明,空区顶板的结构参数超出顶板失稳的临界参数的范围,空区处于失稳状态;空区稳定性数值模拟分析得出空区顶板中央位移较大,最大为4.7 cm,空区之间矿柱侧向位移较小;空区顶板最小主应力接近于拉应力状态;在空区顶板、底板及矿柱都有不同程度的塑性区分布,尤其是在矿柱上,分布范围较广,说明空区围岩稳定性较差,空区处于失稳状态比较明显,应及时采取措施治理空区。由此可见,基于FLAC3D的数值模拟分析空区稳定状态,可综合考虑影响空区失稳的因素,较真实反映空区围岩的应力应变及塑性分布状态,具有广泛的适应性。     

近巷道下部矿体开采对巷道稳定性影响数值模拟分析

针对某矿山主要运输巷道下方、老采空区上方矿体回采对主要巷道的影响,通过建立相关模型并利用有限元分析软件FLAC~(3D)进行了数值模拟分析。结果表明,该矿体的回采会使采空区边界部位发生应力集中现象,其中最大主应力值为32 MPa,最小主应力值为7 MPa,同时矿体开挖会使上部巷道产生最大约9.9mm的位移,建议在生产作业时合理留设矿柱或采取相应支护措施以保证安全。     

缓倾斜中厚矿体采空区稳定性数值模拟分析

为研究缓倾斜中厚矿体采空区稳定性,在研究采空区失稳机理以及收集矿床资料、采矿进程及进行室内岩石力学实验的基础上,利用数值模拟软件FLAC对磨坊矿五号井2号矿体4号采场的开采活动进行了模拟.通过对采空区竖向应力分布,塑性区发展趋势以及剪应变增量的分析,得出了空区的稳定性程度及破坏发展趋势:(1)在空区顶板与地板中心处出现了拉应力的集中;(2)空区剪切破坏首先发生在角隅与矿柱的中下部,导致矿柱的失稳,然后再向空区边缘顶板上部发展,最终导致顶板整体塌陷;(3)一、二步开挖后空区处于稳定状态,最后一步开挖后,采空区失稳.     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

多中段空区稳定性分析及间柱回采顺序优选北大核心

以甘肃某铅锌矿为工程背景,针对矿山复杂条件下多中段采空区中遗留大量高品位的矿柱,如何安全高效回采残矿已成为提高矿山安全和经济效益的重要因素,通过对回采方案及复杂采空区的稳定性进行分析,探究最佳矿柱回采方案和回采顺序。根据研究区域的矿柱数量,对中段间、中段内开采顺序及方向进行组合,最终得出14个方案,并通过选取矿山的矿岩样品和尾砂,进行岩石室内力学参数试验,得出相应力学参数,并根据井下实际情况建立FLAC^(3D)模型。将折减后的岩体力学参数带入FLAC^(3D)数值模拟软件中,从应力、位移和塑性区等方面分析采区的稳定性,从而优选出中段自下而上、中段内采取隔一采一、由中间向两翼回采的方案。     

基于DIMINE-MIDAS/GTS的采空区稳定性分析

随着矿山的开采,形成大量的采空区,采空区的存在严重威胁井下作业人员安全,并影响企业的长期发展。为了保障安全生产,采用室内试验、数值模拟等技术手段针对南川河石灰岩矿井的地下采空区进行了稳定性分析。在室内岩石力学试验基础上,根据Hoek-Brown准则及其强度参数的估计法,对该矿的岩石力学参数进行折算,利用大型三维矿山软件DIMINE建立有限元三维数值模型,结合有限元数值分析软件MIDAS/GTS进行矿山开采及采空区稳定性有限元数值模拟分析。得出结论:老采空区顶板出现拉应力破坏,局部最大拉应力为2.27MPa,易发生冒顶片帮事故;13号矿柱产生主应力集中,处于压应力破坏;采空区周边矿柱仅有少量单元发生塑性破坏,塑性区主要存在于采空区顶板;地表位移沉降较小,矿山采空区基本处于稳定状态。     

急倾斜互层厚大磷矿体的采矿方法优化研究和数值分析

为解决急倾斜互层厚大磷矿的采矿工艺,详细叙述矿体及围岩的禀赋情况,结合矿山提供的开采技术条件、矿岩及围岩的岩石物理力学性质和RQD值,运用RMR分类方法对岩体质量进行分级,确定岩石质量为Ⅲ级,为采矿方法选择提供理论依据。采矿方法中采用剔除夹石的方式提高出矿P_2O_5的品位,并推荐阶段空场法和无底柱分段崩落法开采本复杂矿体,利用FLAC3D建立开采的计算模型,从压应力状态和拉应力状态分析开采过后,矿柱和围岩受力情况;按岩体塑性分布情况分析,得出矿房间柱和顶柱处于高应力塑性屈服状态整个采场大部分矿柱均出现剪切塑性区和不同程度的拉伸破坏塑性区,有利于开采区顶板岩层垮塌和冒落,为最终确定合理的采矿方法提供了理论依据。     

下盘铁矿矿柱爆破回采对上盘矾矿稳定性影响分析

根据七角井铁矿下盘铁矿体和上盘矾矿体的空间赋存关系,如果对铁矿体预留的矿柱进行回采,很有可能对矾矿体的稳定性造成重大影响。为了保障矾矿体的安全高效开采,在回收下盘铁矿体预留矿柱的同时,尽可能减小对矾矿体稳定性造成影响,提出了2种矿柱回收方案和空区处理方案,矿柱回采方案为间隔间柱抽采法和间隔间柱控制爆破堆坝法,并对2个方案进行了数值仿真模拟,模拟结果显示：采用方案一可有效控制上盘围岩的垂直位移量,最终位移量仅为10.83 mm,而采用方案二开挖上盘围岩的垂直位移量较大,达到17.45 mm,可能会造成上盘围岩的坍塌,最终确定方案一为矿柱回收和空区处理方案。     

非连续采空区矿柱力学分析的数值模拟

为探讨非连续采空区矿柱力学原理，通过FLAC3D数值模拟技术，对下向水平分层进路式胶结充填采矿法开采形成的非连续采空区中矿柱的受力状态进行了分析。研究表明，非连续采空区中矿柱所受的力主要为覆岩的自重应力，水平应力对其影响不大；随着埋深的增加矿柱承受的垂直方向的力近似呈直线增加；随着非连续采空区跨度的增加（进路数量增加），非连续采空区受垂直方向的应力逐渐由围岩两侧向矿柱中间过渡。     

基于FLAC3D对某铜矿深部开采地压活动规律研究

介绍了地压活动规律对矿山深部开采的重要影响,通过应用FLAC~(3D)软件对某铜矿59#矿体开采过程中的两种工况进行数值模拟计算研究,发现59#矿体在开采至十五中段时,对围岩扰动较小,不会出现顶板大面积冒落的情况;开采对3#采空区稳定性影响最大,对2#采空区稳定性影响最小;废石充填对维护空区稳定有一定作用,但作用不大;随着59#矿体开采深度的不断增加,其对断层的影响程度也逐渐增加;废石充填对断层稳定性影响较小。从而得出随着开采深度的增加,对围岩扰动越来越大,围岩稳定性降低,顶板发生突然冒落的可能性较大,一旦顶板发生突然冒落,井下会出现较大响声和振动,但由于该铜矿采用崩落法开采,采场上部有大量冒落覆岩,顶板突然冒落不会形成冲击地压。     

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。     

猫场铝土矿采场回采顺序优化研究

在矿山开采过程中,不合理的回采顺序容易导致围岩变形、位移和破坏。为有效预防该类地质灾害发生,本文采用数值模拟仿真软件对猫场铝矿条带开采嗣后充填法采场回采顺序进行优化研究。通过分析采场整体和顶底板位移大小、顶板与矿柱应力分布以及整体塑性区体积大小,研究表明：方案Ⅰ(由南至北)的回采顺序最佳,该方案下采场整体位移5.396 m、顶板位移为5.853 m、地表位移为2.854 m;顶板最小主应力为0.421 MPa,矿柱最大主应力为25.4 MPa;剪切破坏体积为0.628 m3,拉伸破坏体积0.248 m3。其中,位移与应力数值相较其他两种方案差值较小,但拉伸破坏体积差值较大,且该方案下位移、应力、塑性区体积均小于其他两种方案。因此,采用从南至北开采的回采顺序更有利于采场的稳定。