罗河铁矿采场稳定性影响因素分析

根据罗河铁矿选用的嗣后充填采矿法,结合矿山工程地质,基于Bieniawski矿柱强度理论和矿柱截面积承载理论、弹性力学小变形薄板理论为判别准则,运用正交敏感性分析方法,对嗣后充填采场矿柱和顶板的稳定性影响因素进行理论分析,分别得出各影响因素对矿柱及顶板稳定性影响大小,其中,矿柱宽度和顶板厚度分别对矿柱和顶板的稳定性影响最大。     

基于量纲分析法的分段嗣后充填法采空区顶板稳定性判别

随着开采深度的增加,大量铁矿山逐渐由崩落法转为充填法开采,其中分段嗣后充填法是主要的方法之一。正确判别采空区顶板稳定性,是保证采场安全的关键前提之一。以某铁矿为工程背景,总结得到了分段空场嗣后充填法采空区顶板稳定性影响因素,采用量纲分析法,建立了采空区顶板稳定判别数学模型,选取顶板许用应变作为采场稳定性判断标准,根据许用应变得到合理的厚跨比。结合现场实际,运用有限元法计算得到了顶板的应力及应变,进而求得了顶板的厚跨比r的取值为1.16～2.5。试验采场按此厚跨比进行生产,顶板未失稳。工程试验检验了此关系模型的有效性。该方法简单高效,可为矿山采空区顶板参数选取、稳定性判别提供参考。     

嗣后充填法采场顶板稳定性研究

根据罗河铁矿工程地质实际,基于弹性力学小变形薄板理论为基础,得出评价顶板稳定性的顶板安全系数,采用正交敏感性极差分析法,以顶板安全系数作为评判指标,对影响顶板稳定性因素进行了敏感性极差分析,得出了顶板厚度对顶板稳定性影响最大,随后依次为顶板宽度(顶板跨度)、岩层抗拉强度、顶板长度、岩层抗剪强度,并运用数学线性回归分析法,对影响顶板稳定性的不同因素进行了线性回归,对回归系数进行了MATLAB残差验证分析,得出了不同因素综合作用下的顶板安全厚度的数学预测模型,最后得出了罗河铁矿嗣后充填回采的顶板安全宽度为9m左右。     

基于FLAC~(3D)的充填体下矿柱回收方案优选

顶板失稳是威胁矿山矿柱安全回收的主要问题,某矿山为了确保安全、高效地回收矿柱,需要在矿山选定的四种矿柱回采、充填方案中优选出最优采充方案。结合矿山实际,采用FLAC~(3D)对矿柱回采方案进行分析研究。模拟结果显示,当充填体强度为2.2MPa时,采场尺寸较小,采用上向分层充填法较为保守,且对于维护采场与充填体稳定性并无显著优势,最终选择回采强度更高的浅孔留矿嗣后充填法。矿山现场试验结果表明,浅孔留矿嗣后充填法既保证了采场顶板稳定,又有效提高了矿柱回收效率和作业安全。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO-SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.      

复杂条件下隔离矿柱回采的稳定性分析

以某矿隔离矿柱回采为工程背景,采用数值模拟和相似材料试验两种方法对崩落法采场和充填法采场之间隔离矿柱回采过程中的稳定性进行精细分析。研究表明,随着采空区宽度的增加,采场中应力逐渐向留设条形矿柱中进行转移,随着条形矿柱宽度的缩小,稳定性逐渐变差,当条形矿柱宽度为2.5 m和3 m时,条形矿柱及采场整体稳定性较好,兼顾回收率与稳定性,预留条形矿柱宽度为2.5 m是合适的。空区回填后,条形矿柱中的应力值有大幅的下降,而崩落法采场、充填法采场及顶板中的应力充填前后基本不变,回填后充填体能起到良好的支撑作用,而充填法采场和崩落法采场中应力分布不受充填体的影响。     

某矿采场结构参数设计及顶板稳定性判别

某矿采用人工矿柱代替原生矿柱的房柱采矿法回采,首先根据采场顶板围岩的应力分布和破坏机理得出矿房宽度;然后通过考虑人工矿柱应承受的压力与矿柱强度的关系,在一定的安全系数条件下计算出人工矿柱的宽度,确定出合理的采场结构参数;最后通过Mathew稳定图表法,判别出该采场结构参数对应顶板暴露面积的稳定性。研究结果表明:通过计算得出的采场结构参数为:矿房宽度14 m,人工矿柱10 m;运用Mathew稳定性图表查出N=18.31和S=6.14时,对应的采场顶板暴露面积落点位于稳定区,判别出采场顶板稳定性较好,暴露面不需进行全面支护,只需有局部支护用于控制岩块的片落。     

石头嘴铜铁矿矿柱回采研究与实践

石头嘴铜铁矿矿柱回采面临系列技术难题。上向低分段空场嗣后充填采矿法试验研究成功并获得推广应用是石头嘴铜铁矿矿柱回采技术难题得以解决的关键所在,它为矿山持续安全、高效、低成本、低损失贫化稳产生产奠定了可靠基础;三维数值模拟分析得出石头嘴铜铁矿矿柱回采顺序宜从上至下、从中央往两端;先用低分段空场嗣后充填法开采,条件成熟时再过渡到高分段空场嗣后充填法开采;上下中段矿房矿柱应对齐;-220 m以上民采空区水体威胁解除之前,宜先采下部中段矿柱再采上部中段矿柱,或暂只采上部中段矿柱的下分段等结论,对矿区宏观地压控制、水害防治及安全生产具重要指导作用。     

基于FLAC~(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。     

嗣后充填法矿柱稳定性分析

以罗河铁矿为工程实例,采用力学理论与正交敏感性极差分析相结合的方法,对影响矿柱稳定性因素进行了敏感性极差分析,得出了矿柱矿房宽度对矿柱稳定性影响最大,上覆岩层高度、抗压强度及矿柱高度次之,随后运用数学回归分析法,对影响矿柱稳定性的不同因素进行了线性回归,并对回归系数进行了MATLAB残差验证分析,得出了不同因素综合作用下的矿柱稳定性数学预测模型,定量分析了不同条件下的矿柱稳定性,最后分析得出了罗河铁矿嗣后充填回采的矿柱安全宽度为17m左右。     

良山铁矿全尾砂胶结充填参数的合理选择

结合良山铁矿全尾砂胶结充填工艺的主要影响因素,提出不同充填配比参数并对其进行回归预测分析,得到影响充填体强度的主要因子及其与充填强度的关系曲线。根据采场参数,运用不同的数学模型计算出充填体的设计强度范围为0.18~1.30 MPa,并利用ABAQUS软件对采场回采后相邻采场中充填体的受力变形情况进行了模拟分析。结果表明：充填采场中配比为1∶8时充填体强度略有盈余;配比为1∶20时充填体强度不足,充填体会发生压裂破坏;配比为1∶15时充填体强度能满足采场安全要求。选择浓度70%,灰砂比1∶15的充填配比能够控制采场的变形和破坏。     

基于围岩应力测量的矿块结构参数优化

曹家洼金矿Ⅱ号矿体307、308采场顶板曾发生垮塌,为了掌握该矿体开采过程中的围岩应力及地压显现特点,采用应力解除法并辅以顶板下沉观测和矿柱外形观察的方式,结果表明采场长度达35m时,开始出现拉应力,并随长度的增加而增大;采场高度超过20m之后采场压力逐渐增长;顶板下沉量随采场跨度增大而增加,最大下沉量为8mm。开展采场围岩应力测量,其结果用以指导矿块设计和采场顶板控制收到了良好的安全、经济效果。     

蚀变带内矿体开采中人工假底的应用研究

针对嵩县山金矿业有限公司主矿体位于矿区构造破碎带内，前期采用上向进路充填采矿法对其进行开采时留下了高品位顶底矿柱的开采难题，矿山提出通过在各中段间施工人工假底来对这部分高品位矿柱进行回收。因此，为保证顶底柱回采稳定性和矿石回收率，建立了人工假底薄“板”力学模型，应用弹性力学理论对其失稳机理进行分析；同时在人工假底厚度确定的情况下采用安全系数法分析了进路宽度与高度对进路稳定性的影响，确定安全合理的进路宽度为3.5~4.0 m，高度为3.0~4.0 m；再对人工假底进行配筋设计，并对金属网在人工假底中不同位置时假底位移及应力场变化进行数值模拟分析，得到最安全合理的铺设位置为人工假底中部。将研究结果应用到工程实践中，结果表明人工假底的应用使矿山顶底柱得到安全高效的回采。     

铜山铜矿采场顶板安全厚度分析计算及应用

在对铜山铜矿矿岩工程地质调查研究及岩石力学参数试验的基础上,分别采用传统的采空区顶板安全厚度分析法、极限分析法和弹性力学小变形薄板理论分析法计算了采空区顶板的安全临界厚度。计算结果很好地指导了采矿现场工程实践,为铜山铜矿安全生产、减小采矿损失贫化发挥了作用。     

卧虎山铁矿采场极限暴露面积回归优化模型

地下矿山开采中,合理的采场暴露面积是保障采矿作业安全的前提,采场暴露面积作为地下采场的主要结构参数需要进行优化。以卧虎山矿27-31线为研究对象,运用3DMine-Midas- Flac^3D耦合建模技术,构建了地表、矿体和采场的精细化模型,在采场长度参数为30 m和40 m的条件下,设计了10种采场暴露面积计算方案,通过数值模拟获得采场顶板最大拉应力和两帮最大压应力,基于此建立了采场暴露面积与顶板最大拉应力及两帮最大压应力的回归优化模型,在有安全系数的保障下确定了采场极限暴露面积。研究结果表明：（1）经采场稳定分析,最大压应力主要出现在采场两帮的围岩,而最大拉应力出现在顶底板;（2）通过建立采场暴露面积与最大拉应力和最大压应力的回归函数关系曲线,获得暴露面积与应力的关系规律,即在相同采场暴露面积条件下,采场越长则拉应力越小,而在相同拉压应力限值情况下,采场越长则极限暴露面积越大;（3）以矿山生产安全系数1.3为基数,通过回归函数曲线规律,根据采场矿体的赋存条件,以30 m和40 m的采场长度值,确定卧虎山矿的极限暴露面积分别为450 m²和600 m²。当岩体力学参数改变时,亦可采用回归函数曲线规律自适应判定采场极限暴露面积和采场跨度。     

不同采场凿岩硐室跨度与岩性关系研究

深孔爆破开采容易产生岩体片帮与超采问题,导致采场跨度变大,影响采场稳定性。基于现代仿真技术对不同采场跨度下的地压显现进行了数值模拟,对比分析不同开采跨度下硐室顶板应力、位移、塑性区分布情况,探讨不同采场跨度与岩性的内在关联。研究表明:不同跨度矿柱水平位移变化不明显,随跨度的增加,顶板拉应力与沉降均增大,采场跨度增加,将导致顶板安全风险逐步增大。不同开采跨度下采场地压显现规律的研究具有一定的指导意义,可为工程实践中优化设计提供参考。     

相邻水平矿柱开采扰动影响分析

垂直相邻中段因采矿方法的变更,造成水平矿柱偏载作用,恶化顶板岩体稳定性,给生产安全造成不良影响。基于结构力学原理,建立了上下中段矿柱错位布置偏载作用力学模型,推导了水平矿柱弯矩、剪力和安全系数计算公式,并结合工程案例开展了相关理论计算。研究表明:偏载作用对预留水平矿柱力学性能劣化影响明显,随着水平矿柱厚度的减少,安全系数越来越小;根据建立的偏载矿柱力学模型,可快速计算不同偏载程度作用下预留水平矿柱弱化关系,开采优化设计提供指导。     

采场顶板危岩体冒落过程数值分析

顶板安全问题是矿山安全管理的首要问题,本文通过应用FLAC3D对三山岛金矿采场顶板危岩体冒落过程进行数值模拟分析,分析结果发现,采场顶板形成的拉应力集中未能造成岩体产生拉破坏,而是由于节理、裂隙等小构造的切割作用,致使采场顶板形成危岩体,危岩体在自重及结构面滑移的基础上产生破坏。