充填体下阶段水平矿柱回采顶板安全厚度及进路充填采矿法

为了安全回采松散矿碴及低强度充填体压覆下的阶段水平矿柱,采用古典杨森散体压力理论及矩形等厚薄板力学模型分析了留设顶板受载情况及安全厚度,并通过工程实例进行了验证。结果表明,当上中段破碎底部结构不予回采,下中段顶柱留设安全厚度时,可通过进路式充填采矿法实现水平矿柱的安全开采;其中,下中段顶柱高5 m,采高3.5 m,顶板安全厚度1.5 m,矿石回收率68%,贫化率3%,取得了较好的安全与经济效益平衡。     

大跨度充填体假顶力学模型及稳定性分析

针对内蒙古某铅锌矿人工假顶暴露跨度大的技术特征,建立了大跨度充填体假顶薄板理论模型,得到了四边固支条件下的大跨度假顶应力表达式,确定了大跨度充填体假顶厚度为3.5 m、强度为4.0 MPa; 利用经济配筋率理论,确定了大跨度假顶纵筋及横筋直径25 mm、间距140 mm的配筋参数; 采用FLAC^3D软件分析了矿房和间柱采场充填体假顶应力、位移及塑性区分布情况,探索了大跨度充填体假顶力学演化规律。研究结果表明,大跨度充填体假顶在其自重及上部充填体作用下能处于稳定状态,并在矿山得到成功运用,验证了所留设充填体假顶厚度以及配筋设计的合理性。     

充填体荷载作用下采空区顶板稳定性研究

在金属矿山的回采过程中,充填体下采空区顶板结构普遍存在于利用充填体进行回采的矿山。确定合理厚度在矿山开采过程始末具有重要的安全意义和经济价值。本文合理简化顶板力学模型,运用突变理论分析方法,依据尖点突变模型失稳的充要条件,从而得出充填体荷载作用下采空区顶板厚度的计算式。结合矿山实例,对其合理性进行验证。研究表明:将尖点突变模型运用到顶板结构稳定性分析及顶板厚度设计中是合理可行的。     

似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形的数值模拟与分析

以济宁矿业集团太平煤矿工程概况为试验背景,借助于FLAC3D数值模拟程序数值模拟似膏体充填开采工艺,揭示了似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形规律,为似膏体充填开采实践提供了理论指导与技术支持。     

尾砂充填连续开采采场顶板稳定性数值分析

针对金属矿山上向分尾砂充填连续采矿法开采条件的复杂性,通过运用弹塑性有限单元分析方法,建立平面应变数学模型,对采场顶板稳定性及采场结构参数进行分析和优化计算。结果表明,控制采场跨度或暴露面积是维系采场顶板稳定的根本措施;单层矿体开采时,随着采场跨度的加大,顶板预应力拉应力也相应增大,但伴随采高的增加,围岩内部的最大主应力、最大剪应力逐渐增大,顶板下沉量也逐渐增大,而顶板内拉应力却逐渐减小。相对1#脉脉矿体,推荐采场顶板极限暴露面积为600 m²左右,以此为基础确定的采场长、宽尺寸采场顶板稳定性最好。     

膏体充填顶板破坏特征及实测分析

煤层在开采过程中导致顶板垮落,导水裂隙随着工作面的不断推进,裂隙发育高度不断增加,当煤层顶板有水体存在时,对顶板的垮落控制尤为重要。文章以赵楼煤矿2301工作面顶底板地质条件为背景,研究充填开采条件下煤层顶板破坏高度,并对赵楼煤矿2301工作面的顶板破坏特征进行实测分析。     

下向进路倾斜分层胶结充填体稳定性研究

下向进路胶结充填采矿法在我国金属矿山绿色开采中得到了广泛的应用。通过FLAC3D数值模拟软件研究了不同分层数目、分层角度、充填体厚度及采空区跨度高度比对充填体顶板稳定性的影响规律。研究结果表明：分层数目、分层角度及采空区跨度高度比均与充填体顶板下沉位移呈正相关关系,特别是当跨度高度比增至1.75时,2分层充填体顶板的最大位移达到了24.56 cm;充填体厚度与其下沉位移呈负相关关系;不同分层数目下,充填体顶板最大主应力均以压应力形式存在,且分层数目越多,压应力越大;随着分层角度及采空区跨度高度比的增大,顶板最大主应力逐渐由压应力转为拉应力,特别是当分层角度为10°时,2分层充填体顶板的最大拉应力达到了140 kPa;随着充填体顶板厚度的减小,顶板压应力集中区域逐渐由“半圆形”转为两头凸起、中间凹陷的“马鞍形”。研究结果可为下向进路充填开采的充填设计和应用提供参考。     

充填体荷载作用下金属矿山采空区顶板稳定性分析

针对如何提高研究区深部矿体采矿活动安全性的问题,通过理论计算方法和数值模拟计算法对采空区顶板的稳定性进行了分析。结果表明,厚跨比理论、载荷传递交汇线理论和结构力学梁理论求得的采空区顶板安全厚度基本一致,具有较好的线性变化关系,获得采空区顶板安全距离为10.0～18.0 m(采空区跨度为20 m);通过数值模拟极端后,确定了研究区顶板的临界破坏厚度为12.5 m,最终确定了采空区顶板的安全厚度为15 m。此时,采空区的水平方向最大的位移量可达28.2 mm,垂直方向上最大下沉量可达368 mm;采空区开挖后的最小主应力为-1.42 MPa,最大主应力为-6.7 MPa。     

下向进路充填采矿力学模型的探讨

在分析研究下向进路结构和受力特征的基础上，提出了向进路开采进路结构受力模型是“两侧弹性基础之上的板结构力学模型”，采用力学数学解析法，推导出假顶在垂直载荷作用下的下沉曲线方程。为下向进路充填采矿假顶结构参数设计的实践提供了一些理论依据和参考。     

安庆铜矿特大型采场充填体稳定性分析

对安庆铜矿特大型采场充填体的稳定性进行了理论分析,在此基础上提出了提高特大型采场充填体稳定性的一些具体措施,对矿山生产具有重要的指导意义。     

上向分层胶结充填采场顶板稳定性分析

云南省会泽铅锌矿8号矿体矿围岩为不稳固岩体,采用上向分层胶结充填采矿法,采场顶板的稳定性是保证矿山安全高效回采的关键。文中采用三维有限元模拟对采场顶板进行了稳定性分析,通过对矿体不同回采步骤顶板位移、应力分布进行分析,确定了矿体合理的回采顺序,有效地控制了顶板稳定问题,提高了回采效率。     

高阶段采场充填体数值稳定性分析

胶结充填体的稳定性对金属矿山的高效回采极为关键。为此,运用数值模拟的方法,综合考虑采场实际结构,设置合理的物理及力学参数,对紫金山金铜矿深部X₁号矿体采场进行模拟、稳定性分析。在矿房、矿柱布置18个位移观测点,记录各测点在一步骤矿房开挖、充填,二步骤矿柱开挖、充填整个过程中的变形特性。根据采场应力分布,塑性区分布,位移变化,判断采场的稳定性、分析高阶段范围下充填体的稳定作用过程。     

安庆铜矿深部特大型采场充填体稳定性研究

为论证安庆铜矿深部特大型矿柱开采过程中充填体的自立高度、可暴露面积,开展了安庆铜矿深部采场充填体稳定性研究,在充填体现场调查、充填体力学性质的现场测试和室内实验的基础上,采用3种理论计算方法分析了充填体的稳定性,为特大型矿柱回采方案设计提供了依据。     

条带充填坚硬顶板与充填体组合系统力学特性试验研究

为研究条带充填坚硬顶板-充填体组合系统的力学特性,进行了粗砂岩-充填体组合体试样单轴压缩试验,结合组合体试样压缩破坏力学模型(将粗砂岩抽象为弹簧体),研究了其强度及破坏特征。结果表明:组合体试样的单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均大于单一充填体试样而小于单一粗砂岩试样;组合体试样的整体强度不仅仅是由其内部充填体强度决定的,更重要的是受到粗砂岩与充填体相互作用的影响,粗砂岩压缩变形减小了轴向应力对主要承载体-充填体的损伤作用,相当于提升了其强度,从而增大了组合体试样的整体强度,较充填体强度增大了38.27%;粗砂岩回弹变形加剧了充填体进一步破裂和破坏,在一定程度上削弱了其强度,进而降低了组合体试样的整体强度,但在回弹变形前粗砂岩已发生压缩变形而适应了轴向应力的增加,因此该强度削弱作用是有限的;组合体试样的破坏主要发生在充填体内,主要以张拉破坏为主,伴随着局部剪切和剥落破坏,而粗砂岩未发现明显破坏。     

下向分层进路式胶结充填法采场稳定性判断方法及应用

从便于生产组织以及提升产量等因素考虑,下向分层进路式胶结充填法矿山一般采取的是几条进路回采结束后再进行集中充填的生产组织方式,采场在一定时间内形成了以胶结充填体为顶板的相邻非连续采空区,由此带来了胶结充填法采场稳定性问题.目前尚无有效成熟的方法对其采场稳定性进行分析和判断,难以防止可能造成的采场稳定性风险.为此,提出了...     

下向矩形进路充填体强度需求应用

通过采用弹性力学简支梁、薄板及加拿大米切尔理论模型等分析方法，结合尾矿胶结充填体的物理力学参数，计算了下向矩形进路充填体顶板的理论强度需求。同时，通过近两年充填站取浆养护充填体的强度试验数据，统计分析了可定量表征实际充填强度工业离散性的浮动安全系数，最终得出了适用于企业现阶段充填质量控制水平的下向进路充填体实际强度需求。通过研究和试验，优化了充填配比设计参数，达到了合理降低胶结充填成本、提高矿山综合经济效益的目的。同时，为类似矿山下向进路充填体强度需求优化提供参考。     

空巷顶板稳定性力学分析及充填技术研究

以柳林郭家山煤矿4217综放工作面(回收上山煤柱)过空巷为工程背景,建立了基于工作面超前采动影响的空巷顶板力学模型,分析了空巷顶板稳定性与空巷充填体相互作用关系,得到了空巷顶板稳定的充填体支护阻力计算式,确定空巷充填体的支护阻力不低于3.58 MPa,提出采用高水材料充填过空巷技术∶1)高水材料浆液可对空巷周围破碎煤岩体与空间胶结形成整体结构,提高对顶板的支撑作用;2)采用高水材料水灰比2.5∶1能满足支护空巷顶板强度要求,保证顶板不发生滑落失稳和回转变形失稳.工程应用表明,高水材料充填空巷保持了煤壁和顶板的稳定性,是安全快速过空巷的有效途径之一.     

采场二步骤回采充填体稳定性分析研究

阿舍勒铜矿采用大直径深孔嗣后充填法二步骤回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。本文以0 m中段北1 #采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析,建立数值计算模型,基于Phase2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算分析,综合分析得出：矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求,试验采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,说明矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体配比研究

充填体强度是影响地下采场稳定性的重要参数。本文以喀拉通克铜镍矿为研究对象,通过理论计算分析确定了喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体胶结充填体强度要求,即3 d强度不小于0.7 MPa,同时通过对矿山胶结充填体进行抗压强度试验,得到了不同浓度、不同配比的28 d抗压强度,并对数据进行拟合,得到了不同浓度条件下砂灰比与充填体强度关系,最后,根据试验结果,获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。