露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究

境界顶柱是露天开采和地下开采有序进行的保证,其合理的厚度对露天转地下具有重要意义。为确定新桥矿露天转地下境界顶柱安全厚度,运用厚跨比法、荷载传递线交汇法和结构力学方法对境界顶柱安全厚度进行理论分析与计算,并用ANSYS对不同跨度和不同境界顶柱厚度进行数值模拟。通过对理论计算和数值模拟结果的分析,得到了不同采空区跨度下的境界顶柱安全厚度。根据分析结果可以有效地确定矿山的境界顶柱厚度,为露天转地下安全生产提供可靠的指导。根据矿山30 m的实际开采跨度,推荐新桥矿的境界顶柱安全厚度为24 m。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度的确定

针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题，基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度，利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型，通过结合FLAC3D数值模拟软件，分析理论计算结果的合理性，研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征，最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上，合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形，发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ，最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采，提高资源回采率提供了有益指导。     

隔离层厚度对露天最终边帮破坏形式及稳定性影响研究

以霍各庄铁矿露天转地下首阶段开采为工程背景,选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,运用有限元局部强度折减法计算不同隔离层厚度下地下首阶段开采时露天最终边帮破坏形式及安全系数。分析表明,霍各庄铁矿地下首阶段开采时,隔离层厚度低于19 m时会造成露天最终边帮失稳,隔离层厚度在19~28 m范围内时,顶帮塑性变形区由坡脚先向首阶段采空区上盘侧壁发展,再向坡顶扩展贯通,隔离层厚度在28~50 m范围时,顶帮塑性变形区直接由坡脚贯通至坡顶; 顶帮安全系数随隔离层厚度增大而增大,但增长速率逐渐减小,隔离层厚度超过45 m时,顶帮安全系数变化不再显著; 底帮塑性变形区由坡脚贯通至坡顶,且安全系数无变化,底帮破坏形式和稳定性受隔离层厚度影响较小; 霍各庄铁矿考虑边帮稳定性时隔离层厚度应不低于25 m。研究结果可为霍各庄铁矿及类似露天转地下开采矿山合理隔离层厚度的选择提供指导。     

露天开采下地下采空区顶板安全厚度的确定

目前国内有不少露天矿山在生产过程中面临着境界内地下采空区的严重威胁。以河南洛钼集团露天开采境界内采空区群为工程实例,根据结构力学和材料力学等理论,综合采用结构力学梁法、K B..鲁佩涅依特理论估算法等进行计算,并对计算结果和三维数值模拟分析结果进行比较,建立了采空区顶板最小安全厚度与采空区跨度之间的对应关系。这对指导露天矿的生产和维护作业人员及设备的安全具有十分重要的意义。     

基于Ansys露井联采条件下采空区覆岩合理厚度的确定

露井联合开采条件下的采空区上覆岩层的稳定性一直是采矿工程技术中的关键问题。采用KB鲁佩涅依特理论估算法、结构力学梁理论计算法、普氏拱理论估算法与数值模拟法,对鄂尔多斯某矿进行分析计算,对不同采空区跨度及顶板厚度进行数值模拟,通过多种计算方法与实际生产状况结合,得出不同采空区跨度下合理的覆岩最小安全厚度值,为矿山设计合理采空区覆岩厚度提供了参考,对露井联合开采安全生产具有重要意义。     

联合采矿法回采挂帮矿时采空区的临界冒落跨度研究

露天转地下过渡期挂帮矿开采方法有多种,其中联合开采是解决过渡期产量平衡的有效方法。使用联合采矿法会形成非连续的采空区,这些采空区将影响矿山的安全生产,因此,需要研究安全合理的空区处理方法,诱导冒落法是近几年兴起的一种新型空区处理方法,采用诱导冒落法时需要提前确定采空区的临界冒落跨度和散体垫层的安全厚度,文章结合某铁矿挂帮矿体的实际情况,首先利用解析法计算出空区的临界冒落跨度和散体垫层安全厚度,然后通过数值模拟对矿柱回采过程中空区顶板围岩的位移、应力进行分析,补充验证了采空区的临界冒落跨度,并证明了采用此方案处理采空区的可行性,对矿山的生产施工具有一定的指导意义。     

基于多种评价方法的复杂采空区群稳定性评价与分级研究

某露天转地下开采的石灰岩矿山由于早期开采不规范,在矿井内形成了多个采空区,严重影响矿山的安全生产。为消除采空区潜在的事故隐患,根据对相应空区的三维激光扫描探测结果,获取了12个空区的空间结构参数,建立了矿山复杂采空区的三维数值模型;利用顶板厚跨比法、简支梁模型分析法、Mathews 图解方法及矿柱安全系数法等方法评价了复杂采空区的稳定性,并划分了各采空区的稳定性等级。研究结果表明：3号空区和6号空区稳定性的评价结果为较不稳定,其他采空区的稳定性相对较好;3号空区不稳定是因为采空区顶板暴露面积较大或跨度较大,6号空区不稳定是因为采空区顶板厚度较薄。     

大理石地下开采顶板合理厚度研究

亿隆大理石石材矿山需在一定厚度的安全矿柱及风化层下进行地下石材开采,然而安全矿柱过厚会导致资源浪费,反之不能保证矿山生产安全。根据亿隆石材矿山的矿体特征,利用理论计算及FLAC3D软件分析了不同空区跨度下的安全矿柱合理厚度。经综合分析与研究,得到了不同空区跨度与顶板合理厚度的关系。基于亿隆石材矿山的最大开采跨度36m,同时考虑4.5m厚的风化层,推荐矿山留设28.5m厚的顶板合理厚度。     

某方解石矿群空区稳定性数值模拟分析

地下开采的矿山采用空场法回采时,会留下许多采空区,当这些采空区构成群空区时,对矿山是一个重大的安全隐患,需要根据采空区的特性提出合理治理措施,因而群空区的稳定性评判至关重要。为了分析研究某方解石群空区的稳定性状态,进行了矿山现有采空区的调查,确定采空区的基本信息,然后采用数值模拟计算方法,建立矿山采空区三维立体模型,分别从采空区跨度和留设的点柱尺寸方面进行了3组模型的数值模拟计算分析,确定矿山采空区的安全跨度和安全矿柱尺寸,从而判断群空区的稳定性,为后续采空区治理提供理论依据。     

甲基卡锂辉石矿露天边坡稳定性研究

针对康定甲基卡锂辉石矿东南西北4个方位形成的高度不等的露天边坡的安全稳定问题，在开展现场工程地质调查、对边坡工程地质进行岩组划分、分区和对各个分区的破坏模式进行总结的基础上，采用极限平衡分析方法、二维有限元数值模拟分析以及强度折减法对设计情况下露天边坡稳定性进行分析。通过对2个分析剖面、3个边坡稳定性分区在3种工况下边坡稳定性的极限平衡分析得出，边坡整体安全系数均大于许用安全系数1.20、1.15和1.10，并运用二维有限元数值模拟分析得出，强度折减法计算的安全系数与极限平衡分析法的结果相近，边坡的滑动模式与极限平衡分析采用的边坡滑动模式一致，证明极限平衡分析的结果具有可靠性。最后得出在现有设计情况下甲基卡锂辉石矿露天采场最终境界边坡整体是稳定的，现有台阶坡角较为合理。     

基于FLAC3D的铁矿山露天转地下境界顶柱稳定性研究

针对露天转地下开采过渡期间露天与地下同时开采相互影响的问题,对境界顶柱的合理厚度进行了研究。基于材料力学和结构力学理论,对境界顶柱的合理厚度进行了理论计算。采用三维数值模拟实验方法,对不同的顶柱厚度进行了实验研究。获得了在相同采空区跨度下不同厚度的境界顶柱稳定性规律,并提出了优化方案。采用该方案能够有效地提高露天转地下开采过渡期间的安全性和资源利用率。     

曼家寨采场露天开采境界收益与边坡风险关系研究

基于曼家寨采场的数字化矿山开采模型,利用3DMine软件进行境界优化,得到不同最终边坡角的开采境界方案。采用极限平衡分析法对曼家寨采场不同边坡角方案的露天境界进行稳定性分析,计算边坡的稳定性系数,对各方案的稳定性系数进行对比分析,在确保边坡安全的前提下使露天开采境界收益最大化,寻找露天开采收益与边坡风险之间的平衡点,为该露天矿山境界设计提供参考。     

露天矿采空区分析处理

地方小煤窑的乱采滥挖行为在很大程度上造成了当地煤炭资源的极大消耗和环境污染,同时采空区给露天开采留下了严重的安全隐患。根据露天矿开采中小煤窑采空区与工作台阶水平位置的不同,通过鲁佩涅伊特法计算出的顶板安全厚度作为分界点,提出采空区的3种不同状态及其相应的处理措施。以水泉矿为实例进行了分析研究,结果表明:其合理安全厚度为4#煤7 m,9#煤6 m,根据不同状态进行处理,保证露天开采安全、正常的进行。     

弓长岭铁矿排土场边坡稳定性评价

露天采矿剥离岩土的排弃和排土场的形成,关系到矿山生产安全和人员生命财产安全.排土场稳定性是露天矿安全评价的核心内容,也是矿山安全管理的重点.以弓长岭露天铁矿大阳沟排土场边坡为例,在岩土工程勘察和物理力学性质分析基础上,通过极限平衡法和有限单元法相结合,对排土场边坡危险剖面在正常工况和降雨入渗工况下的稳定性进行计算,剖析排土场坡体稳定特征,所得结论对现场排土场具有重要的指导价值和现实意义.     

露天胶带排土最大段高及排土机安全距离的确定

针对国内矿山排土场胶带排土机广泛使用的现状,为最大限度地发挥排土机的排岩能力,减少排土机轨道的移动次数,降低矿山生产成本,对胶带排土最大段高和胶带排土机距排土场坡顶线的安全距离进行研究分析。通过对基础资料研究及渗流稳定性分析、抗滑稳定性分析,并采用FLAC^3D对某露天矿排土机的安全距离进行了模拟研究,通过工况分析确定了设备载荷作用下排土场台阶边坡的潜在垮落形式,建立了该露天矿排土机排弃台阶的安全距离模型,数值模拟结果表明,排弃台阶高度为75 m时,排土机的安全距离不小于10 m。最后结合经验,综合确定排土机排土的最大台阶高度和排土的安全距离,对铁矿胶带排土生产具有指导意义。     

基于Morgenstern-Price法的露天边坡稳定评价

露天矿山的边坡稳定性一直是露天采矿经济与安全的重要课题。本文以国内某露天矿山边坡为例,采用极限平衡理论中较为常用的Morgenstern-Price法,借助Geo-studio软件中的SLOPE/W模块对该露天边坡进行三种不同工况下的稳定性分析及安全系数的计算,最后通过对标相关规范及标准,对该露天边坡进行了稳定性评价,认为该边坡是稳定的,即选取的边坡角是合理的。     

某铁矿露天开采境界的优化

随着露天矿山生产的推进,剥采比变大成为露天矿山急需解决的问题。为了保证矿山的长期发展,需要对矿山露天开采境界优化以提高安全性和经济效益。基于露天境界优化的安全性和经济性,运用精矿成本比较法确定经济合理剥采比8.42,根据矿体赋存条件等确定露天境界要素,计算露天底部宽度,运用3DMine,Design-Expert软件剥采比稳定性系数作为指标研究最优采深和最终帮坡角,通过剥采比和稳定性系数等势线图上最接近边坡稳定系数1.2和经济合理剥采比8.42的公共点确定优化后的边坡角和采深,通过境界剥采比进行验证,从而建立优化后的矿体露天境界图,为矿山的生产提供技术依据。