某铁矿缓倾斜厚大矿体采矿技术研究

某铁矿出于安全考虑,前期的崩落法无法继续使用,深部矿体的回采方法必须及时变更为充填法。为了确保充填法采矿安全、高效,根据矿山实际矿体、围岩稳定性特征,提出4个回采方法,经过模糊综合评判选择分段凿岩阶段空场嗣后充填法。在此基础上针对如何选择采场结构参数,才能确保回采过程采场的稳定,采用数值模拟对深部矿体采场结构参数进行方案优化,在采场长度为100 m,预留10 m间柱的情况下,模拟了采场宽度13 m、15 m、17 m3个方案,采场的最优宽度确定为15 m。     

采场结构参数优化与验证

合理设置采场结构参数是矿山企业需解决的技术难题。以大新锰矿西北采区+340 m中段的采矿工程为背景,采用Mathew图法验核现有采场设计参数的合理性,优化了采场结构参数。研究结果为:1矿山矿柱尺寸选取合理,能够保证开采安全;2矿块斜长为60 m时,Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿的矿房沿走向的极限宽度理论计算值分别为13.5,10.8 m;建议在今后采矿设计中矿房宽度取9 m;3合理布置西北采区Ⅱ、Ⅲ矿矿柱与Ⅰ矿矿房采空区位置,使之达到上下对应,减少矿柱不合理布置带来的安全隐患。     

某石灰岩矿采场结构参数数值模拟研究

为提高石灰岩地下矿山采矿效率和资源回收率,在某石灰岩矿开展了中深孔房柱法试验研究。采用三维数值计算软件ANSYS和FLAC3D进行了中深孔房柱法采场结构参数优化和稳定性数值模拟计算,通过计算确定的最优方案的采场结构参数为:矿房宽度15 m,间柱宽度13 m,底柱厚度15 m。数值模拟计算结果与理论基本一致,表明数值模拟方案的设计、模型的建立和参数的选择具有一定的合理性。     

融冠矿业崩落法放矿试验优化采场进路参数研究

为研究适合于融冠矿业无底柱分段崩落法的进路口尺寸,验证优化增加进路间距后扩大进路尺寸宽度是否具有科学依据,开展了放矿试验优化采场进路参数的研究。放矿单体试验得出了不同放出高度下放矿椭球体的发育形态。将单体试验绘制出的椭球体按照目前井下采用的不同采场结构参数组合进行排列,结果表明：分段高度为12 m时,进路间距取15 m,进路口宽度取6 m是一种较为合理的采场结构参数组合。自962 m分段水平以下,矿山增大进路间距值至15m。通过立体试验数据分析表明：进路间距值增至15 m,需同时将进路宽度扩大至6 m,以实现放出椭球体两两相切,使得贫化和损失较小。     

复杂环境下采场结构参数优化与自适应表征分析

复杂矿体条件下的采矿结构参数是矿山合理安全开采的关键。以卧虎山矿29线附近矿体为研究对象,运用3DMine-Midas-Flac3D耦合建模数值模拟技术,精细化构建三维实体和网格模型,考虑采场跨度和高度,均匀设计15组试验方案,以岩体力学参数的中间值为计算基础参数,获得不同采场跨度和高度下采场的拉压应力、位移和塑性区分布规律,从复杂条件的参数区间自适应优化采场结构参数。研究结果表明:①矿体开挖后,采空区顶底板出现了拉应力集中,特别是在两个采空区之间所留下的间柱之间、回采采场中间的矿柱是塑性区集中区域;②分析各方案中一步骤采场回采完毕后采空区的稳定性状况,确定方案七和方案十二的采场稳定性较好;③对采场不同结构参数下自适应性表征分析,得出方案七的自适应性更强,为最佳采场结构参数,即采场长30m,跨度12. 5m,高度12. 5m,预控顶高度3. 5m。     

基于响应曲面法的采场结构参数优化

针对地下矿山采场结构参数的优化选择,采用响应曲面法设计试验方案,利用 FLAC３D 数值软件进行试验模拟.通过分析对比数值模拟实测值与响应曲面预测值,验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小;给出了各影响因素对采场稳定性影响程度的排序:矿房长度＞间柱宽度＞顶柱厚度.建立了采场稳定性与采场结构参数间的优化模型,对某钨钼矿山利用模型进行采场结构参数优化.结果表明,矿房长度４８．２５m,间柱宽度１０m,顶柱厚度４m 是该矿山的最优采场结构参数,优化后的采场稳定性良好,采切比较优化前明显降低,证明了响应曲面法应用于采场结构参数优化具有较好的适用性.     

铜绿山矿深部矿床上向分层开采采场结构参数优化

确定合理的采场结构参数是安全高效地开采深部矿床的难点问题。为研究其影响机制,以铜绿山矿ⅩⅢ号矿体的深部开采为研究目标,选取深部典型矿岩进行岩石力学参数测试,基于岩体RMR分级结果、经验公式以及经验系数,得到区域内岩体力学参数;针对影响采场结构的3个主要因素,设计9组正交试验,运用FLAC3D数值模拟,结合每分层可采矿量,对比分析竖直位移分布、水平位移分布、塑性区域分布、最大主应力分布等力学响应指标。结果表明:在中段埋深一定的条件下,矿房宽度10 m,矿柱宽度8 m,分层高度5 m为适宜采场结构参数。     

金属矿深部采场结构参数的模糊层次分析综合评判优化

根据内蒙古柴胡栏子金矿实际开采情况,采用三因素三水平正交试验法对采场结构参数进行优化,并结合三维有限元数值计算获取各因素的评判指标值.采用模糊数学理论和层次分析法建立目标相对优属度矩阵和权重矩阵,最后综合评判选出适宜方案.结果表明,柴胡栏子金矿深部开采的适宜采场结构参数为:采场长度40 m,间柱宽度10 m,顶柱厚度5...     

深部急倾斜厚大矿体采场宽度优化

针对高峰矿深部急倾斜厚大矿体采用机械化上向水平分层充填法时的采场宽度优化问题,运用数值分析软件FLAC3D对不同宽度条件下的采场进行开挖模拟,通过分析不同宽度条件下采场顶板最大拉应力和最大下沉位移的变化特征,得出了不同宽度下的采场稳定性情况。结果表明:相比采场宽度6 m和8 m,采场宽度10 m时顶板拉应力较大,容易发生拉伸破坏,采场稳定性差;顶板最大下沉位移与采场宽度正相关,但3种宽度下的顶板最大下沉位移均在允许范围(50 mm)之内。因此,采场宽度可取6 m和8 m,但为了高效回采,最适宜高峰矿深部急倾斜厚大矿体的采场宽度为8 m。     

凡口深部采场结构参数优化研究

采场结构参数与回采安全直接相关,合理的采场结构参数是实现深部矿体安全高效开采及控制地压危害的重要保障.采用三维有限元数值模拟分析了凡口铅锌矿深部采场不同回采方式及考虑温度变化和冲击地压情况下的结构参数,并进行了优化研究,得出凡口深部矿体的合理采场结构参数为采场宽度8～10 m,分层高度不大于5 m.     

深部回采切顶层结构参数优化

以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC3D对设计的结构参数进行稳定性分析.研究结果表明:切顶凿岩硐室宽度3.5 m条件下,条柱的宽度应设计为4.5m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割...     

基于正交试验与数值模拟的马郡城铁矿采场结构参数优化

金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC^3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。     

夏甸金矿上向水平分层充填法结构参数优化的数值模拟

夏甸金矿-692 m水平以上采用点柱式上向水平分层充填法进行回采,在回采时矿房宽6 m,矿柱宽度为2 m,2 m的矿柱不回收,造成了较为严重的矿量损失。因此,对夏甸金矿-692 m水平以下的采场采用的采矿方法进行优化,采用了上向水平分层充填法进行回采。基于FLAC^3D数值模拟软件对采场结构参数优化,通过模拟不同矿房矿柱的宽度方案,观察不同方案采场中的应力、塑性区情况来确定最佳的矿房宽度和矿柱宽度。研究发现：当矿柱宽度为4 m时,其矿柱中岩体塑性变形程度低,矿柱完整性好,安全程度高,矿房宽度为5 m时,塑性区面积最小,塑性变形最弱。因此,选择矿柱宽度为4 m,矿房宽度为5 m是最佳的结构参数。     

深部回采切顶层结构参数优化研究

本文以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC^3D对设计的结构参数进行稳定性分析。研究结果表明：切顶凿岩硐室宽度3.5m条件下,条柱的宽度应设计为4.5m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割槽布置在矿房长度方向的端部,将切顶联道布置在矿房宽度方向的端部。按研究成果设计的大红山铜矿深部采场切顶凿岩硐室在服务矿房回采过程中,可满足安全作业的要求。     

基于Mathews图解法的空场嗣后充填采场结构参数优化研究

阿舍勒铜矿采深逐渐接近1 000 m,深部矿岩破碎且采场应力增大,导致采场稳定性问题日益严重。为了确保阿舍勒铜矿深部采场稳定,保证回采作业安全,需要基于工程地质资料优化采场结构参数。本文通过现场调研,获取了地下典型矿岩的单轴抗压强度,测量了-100 m中段的地应力,并对地下矿岩进行了岩体质量分级,进而采用Mathews图解法,针对采场沿走向布置和垂直走向布置对顶板和边帮开展稳定性分析,基于工程地质资料合理选取了岩石应力系数、节理方位系数和重力调整系数等,得到Mathews稳定性系数和容许水力半径的相关关系,最终分析确定了保持采场稳定的最佳结构参数：当采场宽度小于24 m时,采场顶板总能保持稳定;采场垂直矿体走向布置且侧帮矿岩为黄铁矿时,采场长度须小于22.50 m,若侧帮为凝灰岩时,采场长度须小于12.50 m。相关结论可为阿舍勒铜矿采场结构参数优化提供依据,并能为国内同类矿山采场结构设计提供参考。     

千家坪钒矿采矿方法优化研究

为解决千家坪钒矿在不稳固矿岩条件下高效开采的问题,结合矿体开采技术条件及矿山生产现状,综合考虑顶底柱厚度、间柱宽度、阶段高度及矿块长度等因素,利用FLAC3D数值模拟和层次分析得出适用于该矿的采场结构参数。结果表明:当间柱宽10m、顶底柱厚6m、阶段高50m以及矿块长50m时,采场稳定性最好。     

高峰矿深地中部矿段采场结构参数仿真优化

高峰矿深地资源的开发利用关键是合理确定矿山开采的结构参数。运用数值分析方法,建立5种采场结构参数的深地中部矿段的三维力学模型,获得了不同参数下的中部矿段开采的应力、位移和塑性区演化规律。研究结果表明:①优化的采场结构参数长度为20m,宽度为矿体厚度;②在阶段内需要分段或分层开采,减少开采扰动的影响,提高采场安全稳定性;③加强上下盘的超前支护,保护采场出矿安全。     

缓倾斜极薄矿体采场结构参数优化研究

在开采缓倾斜极薄矿体时,合理的采场结构参数是维护采场稳定性、提高矿山生产效率的有效措施。结合南温河钨矿缓倾斜极薄矿体开采的采场设计,针对0.5,1m厚的矿体,分别设计了6种采场结构参数方案,应用FLAC~(3D)软件进行数值模拟,探究合适的采场结构参数。研究表明:对于0.5m厚的矿体,采用0.5m的间柱宽度、3m的回采宽度可以更好地维护采场稳定,降低矿石损失率;对于1m厚的矿体,同样采取0.5m的间柱宽度、3m的回采宽度的方案能达到最优的效果。     

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m²;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为：采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采。     

某钨矿细脉带采场结构参数优化研究

以某钨矿细脉带采场为研究对象,对采场结构参数进行了优化研究,基于正交试验方法设计参数方案,采用FLAC~(3D)软件对各方案进行数值模拟,综合分析采场应力、位移和塑性区体积变化规律。结果表明:间柱宽度对采场稳定性的影响较顶柱厚度更加显著;顶柱监测点最大拉应力随着顶柱厚度的增加而减小,当顶柱厚度为8 m,拉应力峰值超过了矿体的抗拉强度;当顶柱厚度不变时,顶底板最大位移随着间柱宽度增加呈线性减小,塑性区体积随着间柱宽度增大而减小;细脉带采场结构的最优参数值为顶柱厚10 m、间柱宽12 m。