矿柱及围岩对采空区破坏影响的数值模拟研究

顶板冒落、巷道底鼓和矿柱破坏是采矿过程中的重要岩石力学问题．开展采空区稳定性方面的研究，对保证矿山持续发展和人民生命财产安全有非常重要的意义．运用岩石破裂过程分析软件RFPA^ZD，采用不同的顶板、底板和矿柱岩性对采空区的破坏过程进行了数值模拟研究．模拟结果再现了采空区从变形到破坏的全过程．结果表明，不同的顶板、底板和矿柱岩性对采空区的破坏过程影响很大．从整个采空区的破坏过程来看，依不同的岩性对比，采空区有不同的破坏特点，微破裂均首先在软弱处产生，并由此扩展以至顶底板和矿柱破坏．     

矿柱崩落法处理采空区的数值模拟

非法开采在木架山下形成了37 5万m2的采空区,提出用矿柱崩落法处理W143～W150勘探线间的采空区。应用三维有限元程序ANSYS和三维水力耦合分析程序EPSCA3D模拟了采空区处理过程。结论表明,按设计崩落矿柱,可引起顶板冒落,不会发生大规模的地表沉陷和岩体移动,不会影响后续生产安全。由于水力耦合,采空区处理引起岩移量降低。     

矿柱及围岩非均质性对采空区破坏过程的影响

顶板冒落、巷道底鼓和矿柱破坏是采矿过程中的重要岩石力学问题.开展采空区稳定性方面的研究,对保证矿山持续发展和人民生命财产安全有非常重要的意义.运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,依据不同的矿柱和围岩非均质性对采空区的破坏过程进行了数值模拟研究.模拟结果再现了采空区从变形到破坏的全过程.结果表明,不同的矿柱和围岩非均质性对采空区的破坏过程影响很大.     

近地表采空区处理及残矿开采技术研究与应用

某铅锌矿采用分段空场嗣后法开采,由于充填系统建设滞后导致近地表开采区域遗留大面积采空区及矿柱。针对采空区及残矿赋存现状,运用中深孔顶板及矿柱联合崩落的方式,崩落近地表采空区顶板隔离层及矿柱。采空区顶板及矿柱崩落后利用井下现有出矿系统集中出矿,出矿结束后对采空区进行充填。该技术方案有效消除采空区垮塌的安全隐患同时回采矿柱残矿,为同类矿山采空区处理及残矿回采提供技术参考。     

缓倾斜厚大矿体崩落法开采隐伏空区顶板冒落过程及机理研究

以程潮铁矿西区开采为工程背景,对无底柱分段崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落过程及破坏形式进行了深入的研究。首先,通过钻孔闭合回路,对顶板冒落过程进行了实时监测,并结合井下开采过程对采空区顶板冒落过程进行了时空分析。然后,基于室内相似材料试验模拟,对隐伏空区顶板变形规律及破坏形式进行了研究,绘制了围岩变形矢量图。研究表明,程潮铁矿隐伏采空区顶板的冒落经历了缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落→缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落的过程,并与岩石质量及关键层密切相关。冒落带上方岩层往往发生"简支梁"型破坏,顶板发生拉破坏,而拱脚及两侧发生压剪破坏。本文的研究成果,初步揭示了缓倾斜厚大矿体崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落机理,对崩落法开采矿山的安全生产有重要的工程意义。     

房柱法开采矿山采空区失稳模式及机理

房柱法开采矿山采空区稳定性状态是由矿柱和顶板两个基本要素共同决定的。介绍了矿柱和采空区顶板失稳的模式,根据矿山压力与岩层控制理论,分析了矿柱和采空区顶板破坏的力学机理,并对影响矿柱稳定性的因素进行了总结归纳。     

夏甸金矿采矿方法过渡期临时矿柱尺寸确定方法研究

本文针对夏甸金矿由充填法回采转为崩落法回采过渡期确定临时矿柱尺寸的需要，应用FLAC^3D对崩落法回采过程中采空区顶板的破坏形式进行了分析，计算结果表明，崩落法采空区顶板塑性破坏区呈拱形发展，且在拱型破坏区之外的上部边界，位移量衰减很快，据此按拱型冒落边界设计了临时矿柱的尺寸，实现了两种采矿方法的产量平稳过渡与临时矿柱的良好回采条件。生产过程中的现场监测表明，实际冒落区与数值计算的拱形破坏区相符，因此表明，以塑性破坏区为标志的采空区冒落范围的数值分析方法，用于确定保安矿柱尺寸是可行的。     

基于Mathew稳定图的采场顶板持续冒落临界阀值研究

采场顶板的稳定性关系到矿山安全生产及经济效益,同时也是选择采矿方法和地压控制方法的主要依据之一。通过采场顶板冒落规律的研究,针对香炉山钨矿目前采空区特点及范围,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并由此反算得出不同采场跨度下的顶板临界暴露面积阀值,为矿山安全开采提供了重要的基础资料和依据。     

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11～38 m、26～58 m、41～87 m,后续稳定冒落高度可达1.5～2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67～100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。     

石膏矿采空区稳定性评价

石膏矿采空区稳定性主要受顶板(护顶层)和矿柱稳定性的影响,本次通过工程地质调查、物理力学参数测试,得到了某矿的石膏矿体采空区分布情况及矿体的物理力学参数,在此基础上通过顶板及矿柱稳定性计算、数值模拟分析,评价了该矿采空区的稳定性,为指导该矿安全生产提供了理论基础。     

护顶层对石膏矿采空区稳定性影响研究

大多数石膏矿山采用房柱法开采,通过在采场中保留一定厚度的石膏层来维护顶板的稳定性,护顶层是影响采空区稳定性的重要因素之一。在石膏矿采场护顶层破坏模式分析的基础上,以湖南常德某矿山的实测数据为例,采用理论计算方法,分析了护顶矿层稳定性的影响因素,根据该石膏矿开采结构参数,提出了合理的护顶层厚度,为石膏矿山采场护顶层厚度的设计提供了理论依据。     

矿柱重叠率对采空区稳定性影响分析研究

房柱法多层重叠开采的石膏矿,矿柱的重叠率是影响采空区稳定性的主要因素之一。介绍了房柱法开采重叠采空区的重叠方式、载荷传递规律及稳定性分析方法,并以某石膏矿采空区大面积坍塌事故为例,对事故原因进行了计算分析。重叠采空区稳定性研究结果表明,隔层顶板厚度越小,所要求的上下分层矿柱重叠率就越大;对于隔层顶板厚度较小的重叠采空区,如何保证矿柱的高重叠率是维持重叠采空区稳定的关键因素。     

金属矿山采空区形状分形特征探索

引入分形理论研究金属矿山采空区形状特征,采用计盒维数方法分别计算了四个不同矿山单个采空区一维边界线、二维区域、三维边界曲面以及三维空间体的分维数,研究探索得知单个采空区形状具有良好的分形特性,进而将单采空区分维值计算方法拓展至采空区群顶板分维值计算,研究证明采空区群顶板三维曲面形状也具有明显的分形特征。分维值是反映采空区复杂程度的定量参数,其为复杂采空区形状特征研究提供了一种新的方法,可供类似研究借鉴。     

我国金属非金属矿山采空区现状与治理对策分析

我国金属非金属矿山采空区规模巨大,情况复杂,安全隐患严重。根据对我国金属非金属大、中型矿山(区)采空区的调查,研究分析了我国金属非金属矿山采空区的现状、采空区的危害、存在的问题与原因,指出我国金属非金属矿山采空区隐患最严重的是建材和化工矿山所形成的连续分布的采空区(群);大中型采空区主要分布在有色和冶金矿山;热点矿区采空区安全隐患最严重,治理难度也最大;采空区治理的关键在于相关政策的制定和激励机制的形成,并从政策导向、技术保障和治理措施3个方面论述了治理采空区的对策与措施。     

邵东县石膏矿采空区地面稳定性评价及地质灾害防治对策

邵东县石膏矿长年开采且采空区未经处理, 总采空面积已达1.05 km², 采空体积371 万m³ 。针对邵东县石膏矿采空区顶板稳定性参数进行了计算, 指出全区34 个采空区都处于极不稳定到不稳定状态, 危险程度大, 并根据矿区实际提出了防治对策。     

金属矿采空区信息获取及管理研究

本文采用空区探测系统CMS对空区进行精密探测,并运用大型矿业软件SURPAC对探测数据进行处理,准确获得了采空区的三维形态、空间位置、实际边界、体积、顶板面积等信息。在此基础上,运用数据库技术成功地研制了在Windows XP操作平台上运行的空区信息管理系统,从而为金属矿采空区信息的有效获取及管理提供了一种有效的技术手段。     

Research on stability of a slope due to underground mining

This paper will present a detailed analysis of the deformation mechanism and stability assessment of the slope through field investigations, numerical modeling and measurements. Field investigation indicated that three thin coal seams encountered large mined-out area at one side and free surface of hill slope at the other side, which lead to the caving of roof strata movement, ground movement and crown crack along the preferred orientations of joints. The three-dimensional numerical modeling study on the case demonstrated that the plasticity failure occurred gradually along with the extension of mined-out area in depth. When the depth of mining reached the verge defined by the seismic prospecting method, a large mount of tension failure occurred on the crown of the slope. The factor of safety was 1.36 calculated by the shear strength reduction technique, which indicated the slope was in stable state. The measurement showed that the residual deformation occurred before 1998 and became stable subsequently, which indicated that the residual deformation almost finished and the slope is in stable state.     

大型叠层分布采空区爆破处理技术

为应对复杂采空区环境下的露天采矿,通过钻孔、激光扫描获取采空区三维形态,结合袁家村铁矿采空区安全顶板厚度研究成果,确定最佳处理时机,在整体推进中兼顾采空区自由面的开辟。以该矿大型、复杂、叠层分布的空25群为对象,采取全高度一次成孔、分区、分层爆破,上下爆破层互为因子,下爆层空25-2矿柱首先起爆,可增加下层空区暴露面积,诱导空区失稳,下爆层呈爆破漏斗向空区内崩落充填,起爆孔中心掏槽作用可创造侧向自由面,能提高能量利用率、改善爆破效果,上爆层近空区顶板几何中心作起爆点,上爆层径向挤压爆破与爆破漏斗复合作用,对下爆层施加二次冲击,促进空区崩落充填,取得了预期的效果。     

某矿采空区灾害分析与处理对策研究

由于多年开采,某矿形成了大量采空区。在对采空区灾害进行详细分析的基础上,根据矿体赋存特点及矿山开采现状,提出采用充填法处理采空区的防治对策。通过对该矿采空区的有效处理,能消除矿山潜在的安全隐患,有利于矿山的可持续发展。该矿采空区的成功治理对策可为其他类似矿山的空区治理工作提供参考。