基于水平构造应力比圈定新城金矿竖井保安矿柱初探

在以往的竖井保安矿柱圈定过程中,岩层移动角是主要的考虑因素,地应力条件则通常不被重视。而对于水平构造应力显著的矿山,在回采扰动下竖井周边易形成应力集中区,不利于竖井稳定。新城金矿水平构造应力突出,为了在圈定竖井保安矿柱时考虑水平构造应力作用,建立了竖井周边采矿的概念模型,模拟在不同水平应力条件下开采对竖井围岩变形及应力的影响。研究表明:当采空区位于竖井的最大主应力方向上时,回采具有显著的卸压作用,可以减小水平构造应力对竖井的影响,变形场主要集中于采空区周边,且竖井围岩也向采空区挤压变形;在竖井的最小主应力方向回采矿体则会加剧竖井处的应力集中,竖井围岩呈现出整体向井筒内部加剧挤压变形的趋势。在此基础上,建立了新城金矿竖井与矿体的大尺度数值计算模型,对比分析了圆形保安矿柱方案与根据水平应力比圈定的椭圆形保安矿柱方案,结果表明:针对新城金矿的地应力及矿体条件,目前保留100 m的竖井保安矿柱为较优方案。     

鑫达金矿竖井保安矿柱圈定及稳定性分析

鑫达金矿原设计采用65°岩移角圈定竖井保安矿柱,对于进入深部开采阶段的矿山来说该方法局限太大,会导致大量的优质矿体位于保安矿柱圈定范围之内而无法回采。为解决这一问题,从控制岩移范围入手,根据临界散体柱理论重新圈定了竖井保安矿柱,并运用FLAC~(3D)数值模拟软件,模拟保安矿柱优化后矿体开采对竖井稳定性的影响。结果表明:竖井变形主要以垂直方向上沉降为主,水平方向位移较小;矿体开挖后应力扰动范围并未波及到竖井附近,竖井处于相对稳定的状态。     

基于FLAC3D的谦比希铜矿盘区保安矿柱稳定性分析

井下开采时,每隔一定距离经常留设一定厚度的保安矿柱与围岩共同作用来支撑上覆岩层维持采场结构稳定,实现矿体安全回采.谦比希铜矿东南矿体采用预切顶空场嗣后充填法条带式开采,分两步骤回采,盘区间留设25 m厚的保安矿柱.为分析盘区间留设的保安矿柱稳定性,同时为后期优化开采提供借鉴,本文运用FLAC3D数值模拟软件,分别模拟2...     

盘龙铅锌矿“三下”开采安全影响分析

盘龙铅锌矿地表有高速公路和帷幕，为协调好资源集约化利用和安全开采两者的矛盾，基于安全开采深度理论圈定保安矿柱和确定最高回采标高；选择合理的充填采矿法，运用三维有限差分软件Flac3D建立“三下”开采模型，对开采过程进行模拟仿真，分析开采后岩层移动变形，并根据相关规范来评判开采对高速公路和帷幕的安全影响。研究结果表明：较传统法，安全开采深度理论圈定保安矿柱可减少84.7%的矿量；在保证充填质量、合理开采顺序及回采速度的前提下，开采不会影响高速公路和帷幕的安全。     

锡林浩特萤石矿副井保安矿柱稳固技术研究

锡林浩特萤石矿采用留矿法开采,随着空区长时间暴露及井下采动不断影响,保安矿柱遭受了不同程度的破坏,导致副井安全运行受到严重威胁。为解除这一威胁,采用FLAC 3D数值模拟方法对四、五中段保安矿柱范围内矿体开挖与充填前后,副井附近的应力及位移变化情况进行了模拟分析,证实了开挖对竖井造成的威胁及充填对竖井保护的有利作用。基于此,研究提出顺次崩落中段遗留顶柱与地表塌陷坑同步废石充填相结合的保安矿柱稳固措施,并对充填后矿柱范围内剩余空区实施二次补充,实现了保安矿柱破坏范围的有效充填,为矿山安全、绿色、高效开采提供了有力保障。     

塘子凹31-1#矿柱回采数值模拟研究

针对云锡公司采选分公司31-1#矿体的赋存条件及矿柱的特点,结合地压控制理论和回采工艺,优选了九个矿柱回采方案,采用三维有限元软件3D-σ对各矿柱回采方案进行了数值计算模拟研究。通过对各回采方案计算结果对比分析,优化了矿柱回采方案,对矿山实际工程具有重要的意义和参考价值。     

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.     

程潮铁矿深部矿体分区开采方案优选研究

程潮铁矿一500 m中段矿体回采进入尾声﹐即将进入一570 m中段回采,针对一570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿一57o m中段、一675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响﹐借助 MIDAS软件建立三维数值模型﹐并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议。结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比,一570 m中段与一675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡。     

岩溶大水矿体间柱回采数值模拟研究

岩溶大水矿体开采难度较常规矿体大,特别是二步骤矿柱回采,在第四系岩溶大水的条件下,常规的矿柱回采技术已难以满足安全需求,采用计算机数值模拟能较好的解决这一缺陷。以徐楼铁矿为例,在该矿开采技术及矿岩取样的基础上,利用FLAC3D数值模拟手段,以间柱矿体中预留点柱的数量及位置来划分回采方案,研究了矿柱内部应力及位移变化规律,对间柱回采进行了稳定性分析。通过分析对比得出最优方案,并在富水下回采时对顶板隅角及中央处进行了防水作业,保证了回采工作的安全。     

充填开采安全深度与保安矿柱圈定研究

地下矿山深度充填开采过程中,保安矿柱的留设不可避免,传统的保安矿柱圈定方法问题明显,以安全深度结合岩移角圈定保安矿柱的方法被认为是可行的,但安全深度的计算方法尚不明确。以三鑫金铜矿桃花嘴矿区为工程背景,采用理论计算、有限元数值模拟方法来研究安全深度,进而圈定保安矿柱。结果表明:通过理论计算,得到临界安全深度为-428.9m,运用有限元数值模拟软件FLAC3D对开采过程中顶板下沉量与塑性区分布、井筒位移与应力变化情况进行模拟,进一步确定了安全深度为-442m。基于安全深度理论对保安矿柱重新进行圈定,与传统方法相比,释放了大量压覆资源,提高了矿产资源利用率。     

程潮铁矿联合开采采场的地压分布与控制

以程潮铁矿-430 ~ -500 m阶段矿体以2种采矿方法联合开采为工程背景,探究在2种采矿方法联合开采条件下采场的地压分布及采场的稳定性问题。以有限差分法理论为基础,运用FLAC3D数值分析软件,模拟该矿体开采过程,根据模拟结果,分析采场的应力在开挖前后的变化情况、开挖前后的采场的安全系数和开挖过程中隔离矿柱的变形情况。根据具体情况,提出了相应的地压控制措施及相应的管理制度。     

大红山铁矿400 m以上坑采对露采的影响

地下崩落法采矿破坏了采场上覆岩层的应力平衡状态,引起地表变形和岩层移动,影响到地表构筑物的安全使用与保护问题。深部矿体采用崩落法开采,将会影响到地表露天采场境界的稳定。采用FLAC3D数值模拟的方法来研究深部矿体开采后对露采境界的影响。模拟分析表明：按照65°移动角计算,预留保安矿柱,400 m水平以上南部矿体开挖后,并未影响到露采境界,露天工程整体稳定。但是不预留保安矿柱, 400 m以上矿体全部开挖后,影响到了A34线以西的露采境界。研究结果为地表露天矿的设计和安全生产提供了指导性的依据。     

空场法转崩落法开采时的矿柱回采及覆盖层形成技术

针对空场法转崩落法开采矿山需要解决的关键问题--开采衔接、矿柱回采与覆盖垫层形成方式,采用数值模拟分析了下告铁矿单采场最大安全暴露面积和应力分布规律,制定了分区、分次采用超长水平深孔,以排距3～4 m,孔底距4.5 m的爆破参数在下盘进行顶柱回采及强制放顶的回采工艺,实现了空场转崩落开采的高效顺利衔接。     

程潮铁矿深部矿体联合开采地表沉降规律研究

程潮铁矿选厂位于该铁矿深部矿体之上,采用2种采矿方法联合开采-430~-500 m阶段矿体时会引起选厂区域地表沉降。应用数值分析相关理论,建立采矿模型,采用FLAC3D有限差分法软件对开挖进行数值模拟,根据模拟结果分析地表沉降规律,从而预测是否要搬迁地表选厂,并根据不同情况提出相应的预防措施。结果反映地表选厂区域受地下开采沉降较大,影响选厂正常生产及选矿车间构建筑物的安全,且选场区域沉降与开采深部矿体间水平距离呈现一般规律,因此建议搬迁选厂。     

上向分层充填法采矿的数值模拟研究

为了科学地评价矿区在水岩耦合条件下采矿过程中的矿柱稳定性以及地面沉降问题,避免工程经验类比法的不确定性和随意性,在工程地质勘察以及岩体物理力学试验的基础上,运用应力和位移的统一场理论,以司家营铁矿为工程背景,利用矿段的工程地质剖面图,在有限元数值分析软件ANSYS中建立精细的三维数值计算模型,导入FLAC3D数值模拟软件进行矿区在水岩耦合条件下的数值模拟,最后获得地表沉降云图、矿柱的应力云图以及渗流场的矢量分布图。在此基础上对矿山开挖过程中的地面位移、矿柱应力和渗流场的分布特征进行了分析,对上覆岩层及地表变形和矿柱承受的应力状况进行预测。最终成果不仅可以对现阶段矿山的开采过程提供一定的科学依据,同时对矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

李家沟矿区超前开采安全技术要素分析

由于被迫在覆盖岩下放矿和矿体中夹石的大量存在,厂坝铅锌矿李家沟矿区出矿品位持续低迷;矿区902 m中段矿体品位高且赋存完整,超前回采该区域富矿可有效提升李家沟矿区出矿品位。根据902 m中段工程地质和矿体赋存特征,运用Mathews稳定图法,优化了采场极限暴露面积和结构参数。在对采空区塌陷大面积连锁冒落效应致灾机理分析的基础上,建立了地下开挖工程围岩系统的协同承载作用突变模型,分析了超前开采区域矿柱和顶板的稳定性,并提出了采空区嗣后充填和建立地监监测系统的安全措施。实践结果表明：结合Mathews稳定图法和有限元软件分析,可以实现数据的相互验证和决策,为李家沟矿区902 m中段超前回采提供安全保障。     

西石门铁矿北区斜井保安矿柱圈定优化

西石门铁矿北区进入二期开采后,原提升斜井仅作为一条进风井,允许发生较大变形,但不允许塌断。由此降低了保护级别,缩小了保护范围,并且确定保护范围的依据由原来的移动角改为陷落角。同时,在采空区冒透地表后,采取及时向地表塌陷坑内充填废石散体的技术措施,将矿岩陷落角提高至75°以上。在此基础上,由原来的用60°移动角改用75°陷落角重新圈定斜井保安矿柱,从而释放了大量矿柱矿量。这些被释放的矿柱矿量,应用自落顶、设置回收进路的无底柱分段崩落法和平底堑沟底部结构诱导冒落法得以安全回采,取得了良好的技术经济效果。     

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。     

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体,在矿体上部残留有大量未回收间柱,该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况,采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中,对开采现状的模拟表明,138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度,说明该中段暂时处于稳定状态,可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明,间柱回收后,区域内的应力值较回收前有一定 的增长,但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法,说明削柱法方案优于抽 柱法方案;削柱法回采间柱后,该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度,应在回采完毕后,对 残余矿柱进行加固处理。