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。     

协同采矿方法协同度测度评价研究

协同采矿方法的协同度测度评价一直是采矿工程学术界悬而未决的科学问题。将采矿方法划分为由3层子系统构成的系统结构,在此基础上绘制了协同采矿方法参与协同要素的结构型式图。通过引入协同 熵概念,构建了协同采矿方法协同度测度评价模型。基于改进的层次分析法和熵权法,给出了协同采矿方法各子系统协同度评价指标赋权方法。参照系统协同度等级划分标准,以电耙—爆力协同运搬伪倾斜房柱采矿 法为例,阐述了协同熵评价模型的运用流程,并对近10 a来我国学者发明的19种协同采矿方法的协同度进行了统计分析。研究表明：构建的协同采矿方法协同要素的结构型式图,能够清晰地表明各要素间或要素内的 协同关系与工艺环节间的结构关系;样例协同采矿方法整体处于基本协同状态,其中采场回采工作、采场结构、落矿及矿石运搬等工作分别处于良好协同、轻度不协同和高度协同状态;19种协同采矿方法中,有8种、 7种及4种整体处于基本协同、良好协同及高度协同状态。研究成果可为协同采矿方法的技术水平评价提供参考。     

基于评价理论及多软件联合建模的采空区稳定性分析与应用

为更好地规避事故,需对采空区危险性进行分析评价。以大新锰矿工程地质条件为基础,建立三维数字模型,结合模糊综合分析评价理论与数值模拟研究手段,对采空区危险性进行了系统地分析与评价。结果表明:+280,+340,+380与420m中段的两端采空区为不稳定区域,可能发生塌陷、冒顶等地质灾害。     

同步充填工艺柔性隔离层物理力学参数范围研究

探讨柔性隔离层物理力学参数范围,有助于揭示同步充填放矿工艺中散体介质流动的本质规律。通过解析物理试验中隔离层全曲面所受力系,分析其曲面拉应力与压应力特性,确立了隔离层材料物理力学参数范围。研究表明:隔离层厚度与抗弯截面系数存在一定的函数关系,其厚度必须介于合适的范围;隔离层材料抗拉强度与其下降深度呈指数增长关系,隔离层下降深度越深,所需的隔离层材料抗拉强度就越大;抗压强度与下降深度呈指数增长,但随着隔离层下降深度的增加,抗压强度增长速率逐渐变缓;抗弯曲能力与隔离层材料的宽度成1次幂增加,与隔离层材料的厚度成3次幂增加;隔离层要有较大的耐摩系数。研究成果可为同步充填工艺过程中隔离层材料的科学选择提供理论指导。     

大新锰矿西北采区采矿方法创新设计及三维可视化

基于大新锰矿西北采区矿体产状异常复杂的特征,开展了采矿方法创新设计研究,并利用3DMine软件建立了各矿块采矿方法三维可视化模型。研究创新设计了电耙-爆力协同运搬伪倾斜房柱采矿法,矿块内矿房和矿柱交替布置,回采矿房时留规则矿柱以维护顶板岩石,矿房回采结束后将连续矿柱切割成点柱进行回收,矿石最大限度被采出;矿体及采矿方法以三维可视化方式的呈现,缩短了设计周期,提高了设计的准确度,增加了矿山作业人员对矿体形态认知的清晰度和采矿技术的熟练度,进而提高了施工效率,保证了作业人员安全,提高了矿山经济收益。