不同厚度矿柱下崩落法充填法联合开采交错区的地压规律

夏甸金矿目前采深已远超800 m,-652 m水平至-692m水平主要采用无底柱分段崩落法和进路式上向水平分层充填法联合开采,地质勘探线529~546线之间采用崩落法开采,两翼(529线以南和546线以北)采用充填法开采。通过FLAC3D软件分析不同厚度预留矿柱下采场的应力、位移、塑性区等,确定矿柱最优宽度,保障联合开采的稳定。研究发现无底柱分段崩落法采场与上向水平分层充填法采场之间存在相互影响,上向水平分层充填法采场的开采使得无底柱分段崩落法进路中垂直方向应力增大,而上向水平分层充填法采场在向上回采过程中,岩体中应力逐渐增加。在两采场之间保留一定宽度的矿柱能有效减小两采场之间的相互影响,矿柱宽度应大于15m。     

两步骤上向水平分层充填法采场宽度优化研究

山东招远大尹格庄金矿的点柱式上向水平分层充填法存在矿石损失率大的问题,而且在矿山进入深部开采后,地压逐渐增大,造成部分矿房回采过程出现大面积的冒落及部分矿柱压裂破坏,资源回采困难、作业安全风险高。综合考虑大尹格庄金矿床的开采技术条件,在保证矿山安全生产的前提下,为尽可能减少采矿过程中的矿石损失,降低安全生产的风险,选择采用盘区交错式上向水平分层充填法。为保证采场稳定性,采用数值模拟的手段对该方法的采场宽度进行了优化研究,计算并分析了9种方案的采场围岩应力、顶板下沉位移及开挖后塑性区分布,最终确定一步骤采场宽度为7m～8m,二步骤采场宽度为6m～7m,在生产过程中,矿岩稳固性较好时,取大值;稳固性差时,取小值。     

大红山铜矿西矿段充填采矿数值模拟研究

根据大红山铜矿西矿段矿体赋存的地质条件及现有的开采技术,提出了盘区机械化分条—分层充填联合的采矿方法。初步确定18种回采的方案,选取了FLAC3D数值分析软件进行数值模拟。将各方案的结果进行了对比,选出了最好的回采方案。结果表明,采场结构参数为:用混凝土胶结充填的矿柱宽度6 m,用选矿的尾砂充填的矿房宽度8 m,每个分层的高度4 m;用混凝土胶结充填的矿柱的抗压强度2.5 MPa;开采顺序上下同时回采,间隔100 m时采场的稳定性最好。     

基于FLAC~(3D)的充填采场结构参数优化研究

以新城金矿V~#矿体-580中段采场为研究对象,利用FLAC~(3D)软件进行采场稳定性模拟研究,计算分析6种不同采场结构参数引起的采场顶板应力、位移变化特征,得出最佳采场结构参数。结果表明:在二步矿柱开挖过程中,二步矿柱周围的介质向空区位移变形,采空区中间产生较大变形,顶板垂直位移随着二步矿柱的开采逐渐增大,但最终趋于稳定。在6种方案回采过程中,方案2和方案5与其他方案相比,顶板位移、应力相对较小。基于矿山高效回采及成本考虑,建议采用分层高度5m,采场宽度8m,矿房超前一步矿柱6分层的采场方案。     

罕王傲牛铁矿三采区间柱回采方案研究

抚顺罕王傲牛铁矿三采区使用分段凿岩阶段矿房法进行矿房回采,嗣后未进行充填,形成大量采空区。为接续矿山生产,亟待回采矿柱,需要将原有的采空区进行胶结充填。利用FLAC3D软件对不同灰砂比胶结充填后的充填体稳定性进行分析,从安全生产和节约成本方面进行综合考虑,推荐灰砂比选用1∶10~1∶20。矿柱回采使用上向水平分层充填法,针对回采间柱时保留的宽度设计4种方案,分析充填体的应力分布、塑性区及位移情况,最终采用中段空区一次性充填完毕,靠近矿房充填体间柱各保留2 m的间柱回采方案。     

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。     

金属矿山嗣后充填采场顶板合理跨度参数研究及建议

根据河北某铁矿现有的开采技术条件,对该铁矿嗣后充填采场的结构参数进行了研究,采用材料力学"简支梁"理论计算及Flac数值模拟相结合的手段分析了采场顶板的安全合理跨度。理论计算合理跨度为18 m左右,数值模拟分析采用3种模拟方案,采用"隔一采一"的开采顺序,由此模拟分析了不同尺寸采场跨度条件下矿岩的应力分布、塑性分布及位移变化情况。结果表明,随着矿房跨度的增加,矿房顶、底板围岩的应力由受压状态逐渐转向受拉状态,尤其是当跨度达到20 m时,矿柱的塑性分布范围增加十分明显,矿柱剪切破坏的程度加大,增加了矿柱失稳的可能,所以采取矿房、矿柱宽度为18 m时是比较合理的,这和理论计算的结果是相符的,同时建议在回采过程中,要加强对矿柱及充填体进行应力应变监测,确保矿体的安全高效回采。     

大庄子金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法试验

大庄子金矿的矿体属于缓倾斜中厚矿体，试验采用矿房矿柱两步回采嗣后充填采空区的方法开采，并取得了成功，该采矿法先回采5m宽的矿柱，对矿柱采场的空区用尾砂胶结充填，然后回采8m宽的矿房，矿房采场的空区用尾砂充填，作者详细地介绍了采场结构和回采工艺及所取得主要技术经济指标，试验成功的采矿法现已在大庄子金矿全面推广应用。     

近距离磷矿层水下开采采场稳定性分析

为研究老虎洞磷矿近距离磷矿层水下开采时采场稳定性,采用弹性力学方法计算了两矿层采场允许最大暴露面积,结合ANSYS有限元分析软件优化了上向水平分层充填法采场结构参数,并对2种采矿方法多个采场同采进行了采场稳定性分析。结果表明:采用上向水平分层充填法,采场垂直走向布置时,合理的矿房宽度应为6~8 m;2种采矿方法达到设计同采采场数目时,采场稳定性较好,设计的采场结构参数能够满足安全高效回采的要求。     

基于正交试验的空场嗣后充填采矿法采场参数的确定

采场参数直接影响矿山采场安全性以及经济效益,以云南某矿山为例,利用正交试验设计方法,研究不同矿房、矿柱尺寸,以及充填体不同沉降率时,围岩塑性区显现规律。得出以下结论:影响位移量的主次顺序为矿房尺寸矿柱尺寸充填体沉降率,其最佳组合为A1B4C1,随着矿房尺寸的逐渐增大,位移量呈上升趋势,且上升幅度较大,随着矿柱尺寸的增大,位移量逐渐减少;影响塑性区体积大小的主次顺序为矿房尺寸充填体沉降率矿柱尺寸,其最佳组合为A1C1B4,塑性区体积随着矿房尺寸的增大而逐渐增大,随着充填体沉降率的增大而逐渐减小。最终选取矿柱6m,矿房跨度35m的采场结构参数。     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

考虑煤岩体成拱效应时煤柱塑性区宽度确定

为了确定在考虑邻近采空区上覆煤岩体自重作用下煤柱最大塑性区宽度,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱受力,对煤柱进行弹塑性分析,得出煤柱最大塑性区宽度理论计算式;根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS模拟采深为500 m和600 m,采高为4、5、6、7 m的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:在中等采高时,煤柱最大塑性区宽度的理论计算结果、数值模拟和现场监测结果一致。研究结果给出了中等采高时煤柱最大塑性区宽度的理论计算式,可为留设煤柱宽度设计提供依据。     

煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响研究

王庄煤矿91采区排水巷保护煤柱稳定性对于整个采区通风、排水、工作面安装等具有重要意义。采用物理模拟和数值模拟的方法,研究工作面回采时不同宽度保护煤柱条件下排水巷围岩位移、塑性区发育以及覆岩垮落特征。结果表明:煤柱宽度为20～40m时,排水巷受工作面影响强烈,塑性区大小随煤柱宽度的减小而增大,煤柱裂隙发育,难以满足生产要求;煤柱宽度为50～90m时,排水巷不受工作面回采影响,巷道顶板最大位移量、两帮最大位移量、塑性区大小不发生变化,顶底板和两帮的最大移近量分别为117mm和45mm。结合现场地质条件,91采区工作面开切眼距排水巷最短距离为80m,排水巷不受工作面回采的影响,能够满足整个91采区的安全高效生产要求。     

软弱围岩下某中厚及厚大矿体采矿方法研究

某矿区位于湖区水体下,主要为金铜矿,且矿石品位较高,矿体属于软弱围岩下的中厚及厚大矿体,且顶板围岩稳固性较差。结合矿体具体的赋存条件及现有的开采技术条件,采用数值模拟软件FLAC3D对机械化分段中深孔落矿嗣后阶段充填采矿法、浅孔留矿嗣后充填法、上向水平分层充填法3种采矿方法进行了采场参数研究。通过对6种模拟回采过程中的围岩应力和位移比较,初步确定采场宽度、长度参数分别为14 m、40 m;以初步确定的采场参数为基础,通过最大与最小主应力、顶板与矿柱位移最终确定出3种采矿方法对应的采场宽度均为14 m、长度分别为40、40、42 m;并且随时监测顶板及矿柱的应力、岩移情况,加强顶板管理,及时充填。最后提出下阶段的主要工作是确定合理充填体强度及充填材料。     

大冶铁矿同阶段崩落法转充填法开采隔离间柱合理宽度确定

为保障同阶段崩落法转充填法开采顺利过渡，过渡段处须设置竖向隔离间柱。以大冶铁矿龙洞采区-170 m同阶段崩落法转充填法梯形隔离间柱为研究对象，将其简化为变惯性矩固支梁，并以间柱的水平应 变量允许值为判据，初步确定梯形隔离间柱上端的初始宽度。以梯形隔离间柱上端的初始宽度为基础，采用数值模拟方法，计算了不同梯形隔离间柱上端宽度与不同充填体灰砂比协同作用下的充填采场顶板围岩沉降 量，并对不同灰砂比下梯形隔离间柱上端宽度与顶板围岩最大沉降量进行了数据拟合，由顶板围岩允许沉降值得到与不同充填体灰砂比协同匹配下的梯形隔离间柱上端的合理宽度。数值计算结果表明：与充填体灰砂 比分别为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12协同匹配的梯形隔离间柱上端合理宽度分别为16、19、21、25、29 m。研究成果可为合理确定矿山同阶段崩落法转充填法开采过渡段隔离间柱宽度提供参考。     

条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律研究

为了对条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律进行研究,采用理论分析、数值模拟及现场监测的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱支承压力分布情况。结合煤柱支承压力分布情况,根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS15.0软件模拟计算不同采空区宽度(100~260 m)、不同工作面埋深(400~600 m)的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:依据所提出的煤柱支承压力计算方法,模拟计算出的煤柱最大塑性区宽度和现场监测结果一致。给出了确定煤柱支承压力分布的计算方法,以及依据该方法计算出的煤柱最大塑性区分布规律,可为煤柱留设宽度设计提供依据。     

内蒙古某铅锌矿采场结构参数优化

内蒙古某矿山采用分段空场嗣后充填采矿法生产，为详细分析2种采场结构参数方案（矿柱长度分别为10 m和15 m）对应的采场稳定性情况，以位于矿区150 m水平、二采区范围内的矿房为研究对象，采用MIDAS-FLAC3D软件耦合建模数值模拟分析方法，讨论了不同矿柱长度下矿体上下盘及顶底板的应力、位移和塑性区的力学响应规律。研究表明：2种方案对应的采场稳定性良好，考虑到高效开采要求，推荐选择矿柱沿走向长度10 m、采场沿走向长度40 m、采场宽度20 m、阶段高度90 m为采场最佳结构参数。     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

大冶铁矿充填法采场结构参数校核与建议

结合大冶铁矿矿床开采技术条件,对东采-180m水平空场嗣后胶结充填采矿法的采场结构参数进行了校核计算和模拟分析。首先采用力学模型法,将采场顶板简化为简支梁,计算顶板的最大跨度以确定采场结构参数范围,并对矿柱的强度进行计算。其次采用FLAC软件进行数值模拟分析,采用"隔一采一"的开采顺序对矿房和矿柱进行分步开挖,通过对应力分布规律、塑性区和位移变化规律的分析,求解安全系数,并综合开采效率和安全系数等因素,提出了大冶铁矿充填法采场结构参数范围建议。     

野川煤矿3103回风巷口顶板淋水成因分析

为解决野川煤矿一采区3103回风巷口顶板淋水问题,对顶板充水条件进行分析,查明了顶板淋水来源于相邻矿井老空区积水的横向补给;运用ABAQUS对综放开采条件下的受力及变形破坏进行数值模拟,表明矿界煤柱存在塑性破坏区,但依然保存有弹性区;电法和微地震探查表明,煤柱宽度为17~20 m,存在失稳可能性;后采用钻探证实,两矿界煤柱宽度≥60 m,安全评估认为不存在失稳可能性,不会发生相邻矿井采空区积水导致的突水问题,后经开采验证,评估结论可靠。