基于FLAC~(3D)对某金属矿安全顶柱合理厚度的研究

为了确定矿山安全顶柱的合理厚度,在保证开采安全的情况下最大程度减少矿石损失量,使用FLAC~(3D)数值模拟软件对某金属矿地表风尘沙保护顶柱合理厚度问题进行了研究,建立全矿体数值模拟模型,同时考虑矿体开采点柱布置形式,对10m到50m 5种顶柱厚度方案进行了数值模拟计算。通过对开采过程中地表岩层的位移场、应力场的分析比较,结合顶板中矿石损失量,推荐保证安全开采条件下最为经济合理的顶柱厚度为20m。本研究对类似矿山的顶柱设计工作有一定的参考价值。     

深部矿床上行式开采采场参数优化数值模拟

环境复杂“三下”矿床开采引发的岩层变形威胁到地表建构筑物的安全。以典型的“三下”矿山金口岭深部矿体开采为例,采用定量与定性相结合的方式,对金口岭深部矿体上行式开采25组不同采场结构参数下地表变形特性进行了数值模拟。结果表明,上行式盘区点柱式上向分层充填采矿法对保护地表建构筑物安全极为有利,当采用盘区长度为70 m、顶柱厚度为6 m、间柱宽度为6 m、点柱尺寸为4 m×4 m、点柱间距为12 m的结构参数时,地表倾斜值为-0.18 mm/m,曲率值为-0.003×10^-3/m,水平变形值为0.11 mm/m,参照《GB 50771-2012,有色金属采矿设计规范》,均小于地表建构筑物所允许的变形值。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

大范围复杂开采条件下的地表岩移监测技术研究

段村-雷沟铝土矿是中铝矿业有限公司在建的特大型和主要资源接续矿山,其矿体开采区的水平投影面积大,且属于开采技术条件较差的"三下"矿床开采。基于以上情况,论述了地表岩移研究的必要性,提出了基于GIS的地表岩移信息系统,并通过MAP-GIS平台建立的矿区地表岩移三维建模,为今后生产过程中的地表长期沉降观测,探索地表沉降规律,动态可视化的技术管理和显示地表信息,特别是开采过程的地表沉降动态过程,或可能的地质灾害发展过程提供了参考依据。     

构造应力环境下倾角对急倾斜矿体开采岩移规律的影响

为了研究构造应力环境下矿体倾角对急倾斜矿体开采岩移规律的影响,基于离散单元法3DEC,分析了构造应力(σh/σν=1.5)环境下,矿体倾角分别为50°,60°,70°,80°,90°时开采引起的地表与围岩移动变形规律。结果表明:既有条件下,地表最大沉降量随倾角的增大而减小,下盘地表最大水平移动量随倾角的增大而增大,上盘地表的最大水平移动量随倾角的增大而减小;随着矿体倾角增大,上盘围岩最大移动变形量和采动影响范围减小,而下盘围岩最大移动变形量和采动影响范围则增大。     

矿体开采对地表的影响预测及技术防范措施

为了保证矿体的安全开采,采用有限差分程序FLAC3D模拟桂家冲铁(铜)矿矿体开采对地表的影响,计算了矿体开采过程中不同区域的地表及建筑物的变形量,并参照我国评判建筑物破坏等级的标准进行评判。模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程。采取合理的采矿方法才是控制地表沉降、防止地面建筑物变形和破坏的有效途径,同时提出了相应的开采工艺和建筑结构的技术防范措施。     

巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律研究

巨厚含水松散层复杂地质采矿条件下开采地表移动变形规律存在一定的特殊性。为了研究巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律,明确巨厚含水松散层对地表移动变形影响,以菏泽矿区为研究区域,在分析某矿1308工作面地表移动变形实测数据的基础上,采用FLAC^3D数值模拟软件,流固耦合计算模拟了巨厚含水松散层下开采地表移动变形,分别制定了动态固结沉降方案、无含水层方案、含水层位置方案,量化计算了巨厚含水松散层渗流固结沉降量占比,总结了巨厚含水松散层渗流固结沉降动态规律,对比分析了有无含水层情况下煤层开采地表移动变形差异,研究了松散层内含水层位置对地表移动变形的影响。研究结果表明：某矿巨厚含水松散层采矿条件下受采动引起的渗流固结沉降占地表总下沉量的8.5%;随工作面推进,开挖变形和渗流固结沉降增量的变化可划分为同步增长期、动态变化期、同步减缓期3个阶段。巨厚松散层内含水层受采动影响产生的疏水渗流固结现象会导致地表移动变形增大、地表移动影响范围扩大,但最大曲率和最大水平变形的减小说明下沉盆地的整体形状更为平缓。地表变形参数与巨厚松散层内含水层位置之间存在相关性,通过相关性分析,建立了地...     

厚煤层综放开采地表移动变形规律研究

为掌握厚煤层综放开采地表移动变形规律,高河煤矿在E1302工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析与研究:给出了厚煤层综放开采条件下地表沉降曲线和最大移动变形值;求取了该矿地质采矿条件下地表岩移预计参数和角值参数;揭示了厚煤层综放开采条件下地表移动变形规律和特点。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

某铁矿挂帮矿开采对地表拦洪坝的影响

由于挂帮矿位于某铁矿东区拦洪坝水库附近,地表不允许塌陷,需要保证地表拦洪坝的安全,因此采用嗣后充填采矿方法对其进行开采。通过有限差分法对其进行数值模拟,在挂帮矿一号矿体、二号矿体、三号矿体不同开采情况下,分析地表的变形以及拦洪坝附近监测点的沉降情况。模拟结果表明,在开采拦洪坝下方的挂帮矿三号矿体时,地表变形范围增大,拦洪坝附近监测点沉降值急剧增加,可能会使裂隙进一步扩大,甚至威胁到拦洪坝的安全,诱发泥石流等地质灾害,建议拦洪坝附近禁止一切开采活动,挂帮矿二号矿体开采应严格按照开采设计要求进行。     

海底下金矿床开采岩移特征数值模拟动态分析

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,设计生产能力达到6000t/d,大量、快速、高强度海底采矿与井下大量爆破势必引起海床变形与沉降、潜藏海水大量涌入井下的巨大安全风险。根据新立矿区开采技术条件,分析其不同原岩应力场下的次生应力场及岩移特征,研究结果表明,水平构造应力场对开采引起的地表沉陷有明显的抑制作用,但会引发更大的水平位移,建议至少预留65m保安矿柱,以确保矿区安全生产。     

分矿房矿柱分层充填法在海底开采中的应用

三山岛新立矿区属于海底矿床开采，开采的关键是开采过程中海底不产生非均匀沉降、裂缝和塌陷。在安全开采的前提下实现强化开采，使生产能力达到8 000 t/d，必须选择合适的采矿方法。根据新立矿区开采技术条件，研究确定对厚大矿体采用分矿房矿柱分层充填法开采。     

三山岛金矿海底高效开采工业试验

国内外海下开采的矿山很少,三山岛金矿新立矿区属于我国第一个海下开采的金属矿山,有必要对海底金属安全开采进行全面的研究。根据矿区生产实际和国内外开采相关经验,提出了脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法,选择了合理的采准方案和回采顺序。工业试验结果表明,脉外采准岩层微扰低沉降房柱式分层充填采矿法具有作业面多、单位面积开采强度大、采矿效率高等显著优点,对海下开采具有重大意义,有着显著的经济效益和社会效益。     

基于Matlab的矿区地表移动与变形计算方法研究

运用开采沉陷理论、概率积分法、Knothe时间函数和坐标转换理论,基于Matlab编程语言对煤矿采空区地表移动变形值计算方法进行了探讨,主要得到了以下几个方面的成果:采空区上方地表移动与变形计算;预计时刻地表下沉与变形动态值预计;地表下沉等值面图和三维可视化效果图的自动绘制;采空区上方地表任意方向下沉与变形剖面图绘制;地表移动变形分布规律分析。本文的程序运行成果与矿区数字地形图一起作为G IS的输入数据进行矿区地表历史DEM的反演,对生产矿井开采技术可行性分析、地下保护煤柱设计以及矿区生态环境损害评价分析将起到至关重要的作用。     

岩层微扰上向分层充填法在海底开采中的应用

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,国内仅龙口在海下采煤。三山岛矿区矿体位于海床下数十米至数百米范围内,是完全意义上的海底开采,充填法是首选的采矿方法。通过不同浓度不同灰砂比的充填尾砂胶结性能研究,确定充填浓度为70%左右时,胶结充填灰砂比为1∶8,胶结充填面灰砂比为1∶4,并采用岩层微扰上向水平分层充填法开采,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

Effect of partial water flooding on the stress-strain state of the crown pillar in the Aikhal Mine

Based on numerical modeling of stress-strain state of rocks and the in situ deformation monitoring of rocks mass surrounding underground excavations, the authors determine stability criteria for mine structural elements in terms of the Aikhal Mine where mining has been transferred under the worked-out open pit bottom. Using the determined criteria, the stress-strain state and subsidence of the crown pillar are assessed, considering current stage of the water table in the open pit. The article gives predictive estimate of the change in the stress-strain state and subsidence of the crown pillar upon the water level raising.     

“采-充-留”协调开采技术原理与应用

我国岩层移动控制主要采用条带开采、充填开采和协调开采方法。针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种"采-充-留"相结合的部分开采、部分充填、部分煤柱的协调开采方法,给出了留设煤柱、充填开采工作面、垮落法开采工作面的布置方式和采充留尺寸确定原则,分析了由充填体与小煤柱所构建的联合支撑体的作用原理和形成非充分开采的岩层移动控制实质。通过模型试验验证了该方法对地表下沉的良好控制作用,揭示了其控制覆岩及地表移动的机理。采用"采-充-留"协调开采技术,对某矿村庄下采煤试验区进行了方案设计,地表移动变形预测表明,该技术具有良好的减沉效果,建(构)筑物的损害等级可得到有效控制。该技术为提高滞压资源采出率、降低充填成本、减缓地表损害,提供了新的手段。     

浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1~(-2)与2~(-2)煤层开采为背景,采用FLAC~(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。     

大采深厚煤层条带开采覆岩及煤柱移动变形规律研究

分析了大采深厚煤层条带开采的采动覆岩与地表移动变形机制,结合鹤壁九矿二五采区条带开采实例,通过相似材料试验模拟,揭示了大采深厚煤层条带开采上覆岩层的破坏过程及移动变形规律,研究了煤柱压缩量和地表下沉系数的影响因素及其变化规律。     

固体钾盐矿山房柱式开采地表沉陷的理论计算

条带房柱式开采方法是世界固体钾盐矿山最主要的采矿方法,光卤石/钾石盐是最主要的含钾开采矿石,其可溶于水、易吸水潮解、内聚力大等独特的物理、力学特性导致不能完全照搬随机介质理论用于地表沉陷的计算。因此,以老挝某固体钾盐矿山作为工程背景,基于弹性半无限空间理论,建立条带房柱式开采的力学模型,利用弹性力学线性荷载的布辛内斯克解,理论计算地表沉陷量,并进一步利用Flac^3D数值模拟软件建立地表沉陷力学模型,数值仿真计算地表变形量。结论表明,矿房宽度8m,矿柱宽度10m的情况下,采用理论计算和数值模拟软件计算,地表下沉系数q均为0.05左右,与国内外房柱式开采的工程经验一致。