基于采场整体安全的矿柱科学设计

矿柱的稳定性是影响矿山生产安全的重要因素。用现有的方法计算单个矿柱安全强度，并确定其破坏与否，难以正确反应存在多个矿柱的采场的整体安全性。文章从分形理论出发，建立了多矿柱采场项板受力模型以及矿柱破坏的分形树模型。通过对矿柱安全系数的分析计算，导出保证采场整体安全的矿柱安全系数，并进一步确定了矿柱的承载面积系数与开采深度之间的函数关系。研究结果对矿山设计、生产与安全具有十分重要的指导作用。     

基于响应面法的破碎围岩条件下采场结构参数优化研究

为了获得最优的采场结构参数,综合考虑矿山的安全性和经济性,提出响应面的方法,采用中心复合试验研究采场高度、矿柱直径、矿柱排距和矿柱间距对破碎围岩条件下矿柱最大拉应力、最大压应力和矿石回收率的影响规律。通过有限元的计算结果建立矿柱最大拉应力、最大压应力和矿石回收率响应面回归模型,最后采用基于整体满意度准则的非线性多目标优化技术对采场结构参数进行优化。结果表明:整体满意度随采场高度的增加而降低,随矿柱直径、矿柱间距和矿柱排距的增大,呈现出先增大后减少的趋势,白牛厂矿最优的采场高度为3.5 m,矿柱直径为3.5 m,矿柱间距为3 m,矿柱排距为5 m。该方法科学合理,为白牛厂矿破碎围岩条件下安全、经济、高效回采矿石提供了技术保障。     

金州石棉矿开展井下地压测试工作

大连市金州石棉矿系大型地下开采石棉矿山。目前,开采水平已转入矿床深部。采场地压随开采水平延深明显增加,主要表现在天井矿柱爆裂、支柱折断、断面变形;采场顶板呈片状爆落;渡线交叉口处破坏比较严重,影响井下生产和人身安全。为此,金州石棉矿与武汉工业大学合作,由国家资助进行井下地压测试工作,并列入国家建材工业局科技项目。     

基于强度折减法的盐岩地下储库腔群安全稳定性研究

将强度折减理论引入到盐岩地下储气库库群的安全稳定性研究中,提出库群失效破坏的临界标准。静力分析以塑性区贯通作为失效破坏临界判据,长期流变分析中失效破坏的临界判据包括塑性区贯通以及腔体体积收缩达到极限值。腔群整体安全系数计算通过搜索折减系数F,将岩体力学强度参数按F进行折减,使模型计算结果正好达到库群失效破坏的临界标准来实现。以金坛盐岩地下储气库为例,利用FLAC3D软件建立库群数值模型,根据强度折减理论对其进行静力分析和长期流变分析,获得不同条件下的库群整体安全系数。计算表明：静力分析中,随着折减系数的不断增大,腔周塑性区不断发展,腔群的整体安全系数为2.25;长期流变分析中,随着折减系数的增大,储库腔群的主要破坏因素由体积收缩逐渐转变为塑性区的发展贯通,在与静力分析相同的数值模型及内压条件下,库群运行50 a的整体安全系数为1.83。同时,探讨安全系数同矿柱间距、压强工况以及库群破坏模式之间的关系,为类似盐岩储气库库群安全运营和稳定性评价提供科学依据。     

某矿山采场顶板稳定性分析研究

为防止矿山矿石在回采过程中采空区破坏带来的巨大威胁,必须对采场顶板的稳定性作出合理准确的分析,为处理方案提供理论支持。采空区顶板稳定性是通过其最小安全厚度来判定的。本文分别利用传统方法、极限分析法和弹性力学小变形薄板理论方法对某矿山4#和30#矿采场顶板最小安全厚度进行计算,并考虑安全性和经济性得出合理的建议值。     

基于渗流分析的某尾矿库坝体稳定性研究

尾矿库作为矿山生产中的重要组成部分,其运行状况与周边居民生命财产安全及自然环境息息相关。以某尾矿库为研究背景,从理论计算方面研究了坝体的稳定性。首先将坝体材料的抗渗强度与采用水力学法计算出的各堆积层安全系数进行对比,对坝体的整体稳定性进行初步分析。然后通过尾矿库渗透性破坏以及浸润线的计算,推断溢出点的位置和坝体浸润线方程,可以对尾矿库不同运行周期的坝体稳定性进行合理的控制,从而为尾矿库的安全运行提供一定的建议。     

南京银茂铅锌矿区采场开挖稳定性分析

利用有限元程序,模拟了采场回采过程,分析了采场围岩的稳定性,采场顶板和间柱的应力场、位移场和塑性区。从总体上看,采场的拉应力主要集中在开挖面的顶板中央部分,随着开挖高度的增加,拉应力越来越大,应力场中拉应力的分布面积也越来越广。矿柱上存在高应力集中,对采场的整体稳定性有很大影响,部分岩体变形严重,会出现冒顶现象。由于充填体材料易屈服,在与矿柱接触时,为了限制矿柱的变形,出现了大片的塑性区,对整个采场的稳定影响较小。     

煤矸石似膏体胶结充填采场数值模拟优化研究

采用ANSYS有限元分析软件,以孙村煤矿似膏体充填为工程背景,建立了三维数值模型,对其地下采场结构参数进行了数值模拟研究,并对模拟结果进行了详细地分析,最终确定了合理的充填步距,对矿山安全生产有一定的参考价值.     

露天采场岩质高边坡爆破稳定性之综合评价

考虑频率的影响,对地震惯性力加以修正,提出一种改进的岩质边坡爆破稳定性时程分析法。结合赤平投影、极限平衡和数值模拟法提出定性和定量研究相结合的边坡稳定性综合评价方法。以某钨矿岩质边坡为例,对上述评价方法加以应用。研究结果表明,爆破振动频率越大,边坡安全系数下降越多。但由于频率越大边坡动力响应衰减越快,安全系数下降幅度有限。用极限平衡法计算的平面滑动和楔体破坏安全系数时程曲线都在静力稳定安全系数上下波动;其最小值大于1.3,与有限元计算结果相吻合。这表明边坡不存在整体失稳的危险,仅可能发生小范围的崩塌或倾倒破坏。研究结果对露天采场设计和安全运营有重大意义。     

降雨入渗对浅埋采场稳定性影响的微震监测分析

简要叙述香炉山钨矿的工程地质背景、开采背景及地压特点,针对2012年以来各年度降雨入渗对该矿采场稳定性影响问题进行微震监测与研究,对降雨入渗诱发采场失稳典型案例和对采场地压活动影响规律进行微震监测量化分析,并对降雨入渗诱发采场失稳机制进行简要分析。结果表明,受降雨入渗影响,采场失稳垮塌前井下微震事件水平明显升高,垮塌区域附近传感器微震水平超预警值;矿山在垮塌后整体上出现了大范围的应力转移与重分布,应力转移到"矿体整体拱形"的周边,并且在应力重分布过程中出现了局部岩体破裂垮塌,在经历近两个月的应力调整后,井下岩体逐渐趋于稳定;井下采场微震事件水平变化具有随降雨量整体上呈周期性变化特点,微震活跃期与雨季降雨之间有一定的滞后期,即说明地压活跃程度随降雨量的增加而增加,降雨入渗是造成香炉山钨矿采场失稳的重要诱因。最后,提出雨季地压灾害防治措施。研究成果对量化评估降雨入渗对浅埋矿山稳定性影响、保障井下安全生产有着重要的意义。     

露天开采地下矿室隔离层安全厚度的确定

露天开采地下矿室的矿山，坑底隔离层安全厚度的确定，目前还没有统一规范的计算方法。文章以大宝山矿露天地下开采的工程实例，结合计算隔离层安全厚度的方法，选择了具有代表性的五种理论计算方法和数值模拟方法，对各种计算结果进行了比较和评价，最后对各计算结果进行了求和归一法数据处理，并对结果进行了多项式数值逼近，得到了不同空区跨度与隔离层安全厚度的关系。这说明了作者方法的正确性与实用性，也为矿山设计隔离层厚度提供了参考，对指导露天地下开采安全生产施工具有重要意义。     

浅埋煤层长壁留煤柱开采方法的有限元分析

针对陕北府谷县郭家湾煤矿的浅埋煤层开采，通过对开采方法的研究，采用有限元仿真试验模拟方法，对实际采用的隔离煤柱和区内煤柱留设的不同方案进行了计算模拟试验，研究了采场煤柱群及上覆岩层的稳定性，探讨了造成大面积垮落灾变的机理，为陕北浅埋煤层以及西部类似条件下中小矿山合理、安全、经济的开发提供了重要的参考依据。     

大红山铜矿二期采矿工艺及点柱的应用

介绍了大红山铜矿二期工程的分段空场嗣后尾砂充填采矿工艺。针对该矿在上下两层矿体开采过程中的下层开采矿体时,两层矿体盘区间的夹层失稳垮塌的危险大大增加的问题,使用三维有限单元法进行了数值分析与结果表明,下层矿体开采时,在盘区中部留设点柱,可使上下两盘区隔层中的拉应力数值显著降低,隔层稳定性显著提高。实际生产中,采取留设点柱的措施后,采场顶板垮塌问题得到有效控制,贫化率和损失率均显著降低。取得了以较低的代价,获得较高经济效益的成果。对矿体厚度和面积均较大的盘区,矿柱强度随其高度-厚度比的升高而下降,因此,采取了在盘区内部留设面积相对较大、供矿末期才爆破的临时矿柱,保障了主要供矿期间隔层的稳定性。     

采场底板断层防水煤柱留设研究

采场断层防水煤柱的合理留设关系到煤矿安全较大，其留设不仅要考虑断层本身的性质，还应考虑矿山压力这个因素。采场附近煤体划分为弹性区和非弹性区，但非弹性区不具有隔水性能。根据采场支承压力的分布特征，推导出非弹性区范围的计算公式；根据推进方向上采场底板应力分布特征，应用计算机模拟矿山压力高峰应力在底板中传播的方向，建立采场底板突水的力学模型，得出底板水通道是由断层和被矿山压力破坏的底板岩层联合组成的结论。其突出的条件为：煤层开采造成的底板破坏深度不小于底板高峰应力线与断层交点的深度。在此基础上推导出采场断层防水煤柱留设计算公式，并用实例验证该公式的合理性。     

现代商业建筑设计--晋城市富达商厦的设计构想

阐述富达商厦采用美化中厅、室外柱廊和美食步行街等手法创造良好的购物环境;通过柱廊圆柱的细部设计和立面大虚大实的处理手法体现现代和传统的有机结合     

辛置煤矿间歇开采岩移机理及沉陷规律研究

为了研究巨厚黄土层下间歇开采岩移机理及地表沉陷规律,基于辛置煤矿的地质采矿条件,对条带开采煤柱的稳定性进行了理论分析,得到了倾斜煤层煤柱稳定性的判别函数;采用UDEC数值分析方法反演了百亩沟村庄下前期条带开采覆岩及地表沉陷特征,揭示了岩层移动的机理,获取了研究区域主断面的地表沉陷值。隔离煤柱回收后,依据现场实测数据,分析了间歇开采地表动态和静态地表沉陷特征,求取了地表移动角值参数和概率积分预计参数。研究结果表明,前期条带开采煤柱能够形成稳定的核区,煤柱安全系数为2.34,关键层不破断,地表最大下沉217 mm,最大水平拉伸变形为0.41 mm/m,小于窑洞的Ⅰ级抗拉伸水平变形的临界值。间隔煤柱回采后,地表移动初始期和活跃期偏短累计219 d,最大下沉点下沉量与下沉时间服从负指数函数关系;地表终态最大下沉1 537 mm,水平拉伸变形为3.98 mm/m,地表建(构)筑物所受的采动损坏程度超过了Ⅱ级。间歇开采后地表沉陷下沉系数为0.74,开采影响传播角系数为0.6。     

南非克莱克斯多普地区某金矿水文和工程地质特征分析

矿坑涌水不仅影响矿山开采开发,而且严重威胁井下作业人员生命安全,因此对矿山水文地质、工程地质条件的研究至关重要。通过对南非克莱克斯多普地区的区域水文地质、矿区水文地质、工程地质特征的总结,探讨该区的水文、工程地质条件,分析了该矿床充水水源、水力联系通道及岩石结构稳定性。矿区含水岩组富水性较弱,断裂发育,一定程度上连通了地下含水体,矿山开采过程中应避开断裂带。遗弃的老采空区积水严重,采坑巷道接近积水崩落部位时,因及时排险并及时排水。矿山开采过程中应合理预留安全矿柱,岩层软弱部位及时进行加固等措施,以免发生工程地质问题进而引发安全生产事故。并对主要的水文和工程地质问题提出的防治措施,提高科学防范矿山地质灾害的能力,为矿山进一步开采开发提供科学依据。     

Development of a time-dependent energy model to calculate the mining-induced stress over gates and pillars

Generally, longwall mining-induced stress results from the stress relaxation due to destressed zone that occurs above the mined panel. Knowledge of induced stress is very important for accurate design of adjacent gateroads and intervening pillars which helps to raise the safety and productivity of longwall mining operations. This study presents a novel time-dependent analytical model for determination of the longwall mining-induced stress and investigates the coefficient of stress concentration over adjacent gates and pillars. The model is developed based on the strain energy balance in longwall mining incorporated to a rheological constitutive model of caved materials with time-varying parameters. The study site is the Tabas coal mine of Iran. In the proposed model, height of destressed zone above the mined panel, total longwall mining-induced stress, abutment angle, induced vertical stress, and coefficient of stress concentration over neighboring gates and intervening pillars are calculated. To evaluate the effect of proposed model parameters on the coefficient of stress concentration due to longwall mining, sensitivity analysis is performed based on the field data and experimental constants. Also, the results of the proposed model are compared with those of existing models. The comparative results confirm a good agreement between the proposed model and the in situ measurements. According to the obtained results, it is concluded that the proposed model can be successfully used to calculate the longwall mining-induced stress. Therefore, the optimum design of gate supports and pillar dimensions would be attainable which helps to increase the mining efficiency.     

Stability analysis of large-scale stope using stage subsequent filling mining method in Sijiaying iron mine

To improve mining production capacity, a stage subsequent filling mining(SSFM) method is employed for Sijiaying iron mine. The height of the stage stope is approximately 100 m. As there are farmlands and villages on the surface of the mine, the surface deformation should be controlled when the ore is mined out for the purpose of stope stability and minimizing surface subsidence. In this paper, according to the site-specificgeological conditions, the self-stability of the stagefi lling body was analyzed, and the failure mechanism of back filling body was defined. Thus the relationship between the exposed height of filling body and the required strength was obtained. Next, the stability of back filling body and the characteristics of surface subsidence due to mining of 450 m level were analyzed using physical modeling.Finally, a three-dimensional numerical model was established using FLAC3 D, with which the surface subsidence and the stability of stope were achieved. The results show that the stope basically remains stable during the two-step recovery process. The maximum magnitude of the incline is 10.99 mm/m, a little larger than the permissible value of 10 mm/m, and the horizontal deformation is 5.9 mm/m,approaching the critical value of 6.0 mm/m, suggesting that the mine design is feasible for safety mining.     

Longwall mining “cutting cantilever beam theory” and 110 mining method in China——The third mining science innovation

With the third innovation in science and technology worldwide, China has also experienced this marvelous progress. Concerning the longwall mining in China, the "masonry beam theory"(MBT) was first proposed in the 1960 s, illustrating that the transmission and equilibrium method of overburden pressure using reserved coal pillar in mined-out areas can be realized. This forms the so-called "121mining method", which lays a solid foundation for development of mining science and technology in China. The "transfer rock beam theory"(TRBT) proposed in the 1980 s gives a further understanding for the transmission path of stope overburden pressure and pressure distribution in high-stress areas. In this regard, the advanced 121 mining method was proposed with smaller coal pillar for excavation design,making significant contributions to improvement of the coal recovery rate in that era. In the 21 st century,the traditional mining technologies faced great challenges and, under the theoretical developments pioneered by Profs. Minggao Qian and Zhenqi Song, the "cutting cantilever beam theory"(CCBT) was proposed in 2008. After that the 110 mining method is formulated subsequently, namely one stope face,after the first mining cycle, needs one advanced gateway excavation, while the other one is automatically formed during the last mining cycle without coal pillars left in the mining area. This method can be implemented using the CCBT by incorporating the key technologies, including the directional presplitting roof cutting, constant resistance and large deformation(CRLD) bolt/anchor supporting system with negative Poisson's ratio(NPR) effect material, and remote real-time monitoring technology. The CCBT and 110 mining method will provide the theoretical and technical basis for the development of mining industry in China.