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.      

大新锰矿复杂空区群三维数值模型构建方法及胶结充填治理研究

矿山岩土工程数值分析中研究复杂空区群三维数值模型构建方法对空区治理具有现实意义。为精确分析矿山地下工程围岩移动和应力变化规律，特别是不同采矿方法形成的复杂空区的稳定性和矿柱应力变化，提出了3DMine-Surfer-Rhino-ANSYS-FLAC3D多软件联合建模方法，解决了复杂空区群三维数值模型构建和大数量小尺寸矿房矿柱网格剖分问题。以广西大新锰矿矿体开采为案例，构建了留矿法与房柱法形成的采空区的三维数值模型，模拟分析空区的稳定性和决策胶结充填治理方案。研究结果表明：（1）大新锰矿留矿法开采的空区部分顶柱有垮落风险；（2）房柱法开采的空区部分矿柱变形大，有塑性破坏；（3）对于胶结充填留矿法的空区，隔一充一充填方案治理效果更好，在治理初期地表沉降更小。     

基于FLAC~(3D)的房柱法采场人工矿柱参数优化模拟

基于某矿的开采现状,根据采场顶板围岩的应力分布和破坏机理,得出不同开采深度条件下的矿房宽度,根据覆载下充填体人工矿柱的力学分布特征,综合考虑采场与矿柱的几何特征、力学性质、原岩应力场的变化等因素得出各中段合理矿柱宽度,并借助数值分析软件FLAC~(3D)分析人工矿柱结构参数对房柱法采场稳定性的影响,根据分析结果最终确定出合理的人工矿柱合理参数。     

胶结充填后矿柱回采方案的制定与应用

为了充分开采井下的铁矿石资源,对铁山矿胶结充填后矿柱进行回采。根据残留矿柱的地质特征、周边回采充填情况及水文地质条件,确定采用全面法条带式回采方案。通过计算并结合实际情况确定了矿房参数,矿房长10m,回采条带宽6m,矿柱条带宽4m,回采高度3m,203区底柱试验性回采残矿3万余t,回采率45%。     

金川二矿区+1000m中段水平矿柱回采方法研究

针对金川镍矿二矿区+1 000 m中段开采实际,利用ANSYS建立大型三维数值模型,基于FLAC~(3D)进行数值模拟计算,对+1 000 m中段水平矿柱回采期间充填体及地表的应力和位移变化趋势进行分析,综合评价了二矿区+1 000 m水平矿柱回采期间充填体的稳定性。研究结果表明:(1)在回采过程中,应力显现明显,上下盘累积位移量较大;当水平矿柱厚度为20～30 m时,矿柱应力变化显现剧烈,最大主应力值达到峰值;(2)充填体是从围岩接触带部分开始破坏,向充填体中央发展,靠近上盘的充填体比靠近下盘的充填体破坏严重;(3)提出了2种回采方案,并进行了对比分析,结果显示在回采过程中,应力显现明显,上下盘累积位移量较大,2种方案均未出现大面积坍塌灾变的现象。通过对比综合应力和位移变化曲线可知:方案二优于方案一,但2种方案在回采矿柱末期均面临着水平矿柱大面积塑性破坏和局部失稳的危险。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

大红山铜矿胶结高矿柱强度设计及工程实践

大红山铜矿胶结充填矿柱具有"高、窄、长"的特点,并且矿柱充填体须服务相邻2个矿房的回采,暴露周期长,对充填体的稳定性、整体性和强度设计及充填实施提出了很高的要求。以B88-92-3盘区为例,通过分析确定,经验类比法和模型法很难用于胶结充填体强度设计。应用FLAC3D软件建立该盘区数值模型,通过弹性方案计算确定胶结充填体发生剪切破坏的参数,在此基础上利用弹塑性方案确定胶结充填体保持稳定的参数。工程实践表明,充填体在内聚力0.8 MPa、抗拉强度0.6 MPa、内摩擦角31°和抗压强度2.78 MPa条件下保持稳定。     

论地下用深孔或药室大量崩落采矿法的矿房或矿块底部结构布置方案的选择

为了成倍的提高井下开采矿山的生产能力,以满足高速度发展冶金工业的需要,在国內有色和黑色金屬矿山的厚及中厚以上的矿床条件下,将日益广泛的采用深孔或药室进行大量崩矿的高生产率的开采方法:留矿法、小中段平(横)巷崩矿的空场法(矿房法)、阶段强制崩落法,以及其他矿房用深孔崩矿,而矿柱在矿房充填后用崩落法回采的联合法等等。在     

三山岛海底金矿开采充填体与顶板岩层的变形监测研究

三山岛金矿新立矿区是我国第一个从事海底基岩矿床开采的金属矿山,主要可采矿体均赋存于海底下部20～670 m的岩体中,矿体与海水间仅靠2～3 m厚的海底黏土隔水层隔离。为保障矿山安全生产,根据新立矿区具体的采矿地质条件,选择-200 m中段63线13#、71线17#和111线37#穿脉巷道,埋设了6个测点的埋入式智能记忆型位移计。每个穿脉巷道的测点均按2种方式布设：一种是上向倾斜钻孔穿过下盘围岩、充填体与下盘围岩的接触带和充填体,用以监测充填体与下盘岩体的相对变形;第二种是上向倾斜钻孔穿越F1主裂面下盘岩体和上盘岩体,用以监测断层上下盘岩体的相对变形。通过2013年9月至2014年12月的现场监测,获得了监测期间开采活动引起的充填体及顶板岩层的移动变形特征。监测结果表明,海底充填体和上盘围岩的变形量较小,表明三山岛金矿新立海底采场充填体和上盘围岩在监测期间保持了很好的稳定性。     

大規模崩落法回採矿柱時降低損失和貧化的基本措施

所有利用矿柱做支护的采矿方法,在开采矿房后,往往形成了巨大的采空区,并且保留了大量的矿柱。由于矿体埋藏条件、矿石围岩物理机械性质,以及稳定性的不同,因此在矿柱中的矿量一般佔矿块矿量的15～45％左右。我国矿山,随着采矿工业的发展,开采深度逐渐下移,上部阶段剩下了大量的矿柱。采用上述方法进行开采的矿山,在掌握了深孔技术,并在确保安全与开采强度大的条件下,已广泛地应用了深孔大规模崩落回采矿柱的方法。这种方法可分成:(1)同时崩落房间矿柱及顶部矿柱(两者间隔几秒钟);(2)先崩落顶部矿柱,俟     

充填体下水平矿柱影响因素和安全厚度模拟分析

为分析东同V号矿体充填体下水平矿柱的稳定性,采用AHP分析方法得出影响充填体下水平矿柱稳定性的因素权重排序,得出水平矿柱的厚度为最重要因素.利用小变形薄板理论的公式计算水平矿柱最小安全厚度为5 m,在此基础上,建立数值模型进一步模拟分析,对水平矿柱厚度为5 m至9 m进行应力、垂直位移及塑性区分析,最终得出,水平矿柱厚度小于7 m时,有破坏的危险,为矿山开采提供指导.      

大红山铜矿285中段连续开采中胶结矿柱经济分析

大红山铜矿285中段铜铁合采区原矿品位较低,采用胶结充填体置换矿柱开采可能亏损,矿山未建立胶结充填体置换矿柱开采的利润测算方法。利用285中段铜铁合采区标准矿块测算胶结矿柱开采的直接成本,结合中段建设费用分摊和销售费用,建立胶结矿柱开采的利润测算方法,最终完成285中段胶结矿柱开采的利润测算,为胶结矿柱开采提供指导依据。     

三山岛金矿海底开采井下沉降特点及影响因素浅析

三山岛金矿新立矿区是我国首例实施海底开采的金属矿山。为了研究新立矿区井下矿体围岩变形破坏特征，以与矿体走向垂直的55号勘探线为监测剖面，通过布设井下四等水准监测系统，对55号勘探线剖面内不同深度开采中段巷道顶板围岩的垂直位移进行了长期监测。分析结果表明：（1）海底不同深度各中段矿体开采引起的变形均表现为对上盘岩体的影响范围大，而对下盘岩体影响范围小，越靠近矿体（或控矿断层F1）部位，顶板围岩的下沉量越大；（2）各中段的累积沉降量曲线总体上表现为不对称漏斗形，其中较浅部的-200 m中段与-240 m中段累积沉降量曲线底部较为平缓，呈近似“锅”状，而深部的-320 m、-400 m、-480 m和-600 m中段沉降曲线呈“漏斗”状；（3）新立矿区矿体厚度、开采深度、开采强度、围岩岩性、围岩岩体结构以及充填效果是影响海底倾斜矿体开采围岩变形的因素，其中，矿区内控矿断层F1的存在直接影响围岩变形曲线的形态。     

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。     

五龙金矿76#脉难采矿体的开采实践

针对上下盘围岩不稳固的五龙金矿７６＃脉难采矿体，通过采用静态留矿法开采，配合全采场锚杆金属网工艺护盘技术，解决了在回采过程中安全问题和二次贫化过大的技术难题，提高了矿房生产能力，减轻了工人劳动强度，给矿山带来了可观的经济效益。     

桃花嘴金铜矿矿柱回采方法研究与实践

桃花嘴金铜矿矿房回采效率高、生产能力大,而矿柱回采效率低、安全性差、损失贫化大.为解决矿房与矿柱回采速度不相适应以及矿柱占用矿量比重不断增大的矛盾,结合矿山的实际情况,对矿柱回采工艺进行研究,以提高矿柱回采效率,降低损失贫化,确保矿柱安全回采.经生产实践证明,针对不同类型的矿柱,在不同充填体强度条件下,选择不同的矿柱回采工艺,取得了理想效果,达到了预期目的.     

三山岛海底金矿开采充填体与围岩变形规律的数值模拟

为合理解释三山岛金矿新立矿区海底开采充填体和围岩变形特征,建立了假二维的矿山开挖充填力学模型,并将其简化为平面应变问题。根据对充填体力学特性的研究,在模型建立过程中,对充填体采用了双屈服模型,对矿柱及围岩采用了应变硬化/软化塑性模型。利用FLAC3D数值模拟软件,并在模型中的相应位置设置位移监测点,分析了真实矿山开采过程中上下各采场充填体和围岩的移动变形规律。研究结果表明,新立矿区充填体变形主要为水平方向上的压缩变形,且具有累积效应,当充填体达到垂直方向的最大压缩量后,顶板围岩在水平构造应力作用下有向充填体上山方向滑动的趋势。     

基于块体理论的深部巷道围岩稳定性分析

块体理论说明,对于井下巷道围岩存在节理裂隙的情况,巷道的稳定性取决于岩体结构面与临空面所构成的块体的稳定性。因此,对巷道围岩稳定性分析可以归结为块体稳定性分析。由于关键块体是地下工程开挖后首先失稳的块体,因此被引起高度重视。UNWEDGE软件是分析块体稳定性的有效工具,通过分析可以得出关键块体及其安全系数。针对夹皮沟金矿二道沟矿深部开采复杂地压和岩体节理裂隙情况,运用块体理论及UNWEDGE软件对巷道围岩所做的分析基本符合现场实际,可为合理确定深部巷道支护方案提供指导。     

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。     

某地下矿山充填采矿数值模拟分析

基于现场地质调查和室内试验得到的矿岩力学参数,根据工程地质特点和开采技术条件,运用数值模拟软件建立了开采数值模型,对矿体开采和充填进行了模拟分析,得到了每中段的应力和位移场的分布情况.结果表明,充填可以有效抑制围岩的应力和变形,提高围岩或矿柱的承载能力,起到了稳定采场的作用.