霍各庄南矿段地下开采中露天境界顶底帮稳定性分析

针对霍各庄矿区南矿段从露天开采转入地下开采时已有露天边帮的稳定性问题, 选取霍各庄矿区南矿段典型勘探线剖面处露天境界最终边帮建立了模型, 运用有限元强度折减法找到了已有露天边帮的潜在滑移面, 采用边坡稳定矢量分析法对该露天境界顶、底帮在各个工况下的稳定性状态进行了分析。分析表明:边坡稳定矢量分析法可同时求解露天境界顶、底帮在潜在滑移面方向的安全系数; 该矿段露天边帮在露天开采结束时状态稳定; 露天境界顶帮的安全系数随地下开采向下延伸不断变小, 并在地下开采首中段时产生失稳破坏; 整个地下开采过程中, 露天境界底帮的安全系数受采动影响较小, 边帮一直处于稳定状态。     

铁古坑采区地下开采对露天最终边帮稳定性影响分析

舞阳铁矿铁古坑采区由露天开采转入地下开采,地下开采的不同阶段会对已有露天最终边帮的稳定性产生不同影响,若无法有效判断露天最终边帮的失稳工况,将对地下开采的安全生产造成威胁。选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,按开采顺序分露天开采结束、-160 m阶段、-220 m阶段、-280 m阶段、-340 m阶段、 -400 m阶段开采完成共6个工况,运用有限元局部强度折减法计算露天最终边帮顶、底帮的安全系数,分析地下开采对露天最终边帮稳定性的影响。结果表明：有限元局部强度折减法可以通过1个数值模型分别计算出顶、底帮的安全系数;随着地下开采深度的增加,露天最终边帮顶帮安全系数逐渐降低,在地下开采至-220 m阶段时顶帮处于极限稳定状态,开采至-280 m阶段及以下阶段时顶帮发生破坏;地下开采对露天最终边帮底帮安全系数影响较小,整个开采过程中底帮一直处于稳定状态。     

考虑边坡稳定性的露天转地下开采隔离层厚度指标函数分析法

露天边坡稳定性是确定露天转地下开采隔离层厚度的重要因素之一。以密云铁矿为工程背景,采用有限元强度折减法分析了该矿露天转地下开采过程中隔离层厚度与露天边坡稳定性的关系,分析表明露天顶帮边坡安全系数随隔离层厚度的增大而增大。将边坡安全系数、隔离层安全系数、矿石回收率和隔离层承载力作为确定隔离层厚度的评价指标,基于理想点法提出了计算隔离层厚度的指标函数分析法,并运用此方法计算了密云铁矿的隔离层厚度。研究表明:不考虑边坡稳定性时,隔离层厚度指标函数分析法计算的隔离层厚度与其他方法计算结果基本一致;应用该方法,矿山可以根据各评价指标的重要程度,计算合理的隔离层厚度。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

大型铁矿山露天转地下开采过渡方案优化

合理确定大型铁矿山露天转地下开采过渡方案是露天转地下开采矿山关键技术问题之一。以庙沟铁矿为研究对象,首先在系统分析露天开采终了阶段,境界外矿体空间赋存状态的基础上,对不同区域的矿体开采进行方案设计,确定其基建时间节点与逐年产能;然后依据矿山开采现状与计划,结合挂帮矿体开采及覆盖层形成方案,分析矿山露天转地下开采过渡期阶段的时空相关性,提出了4种可行过渡方案;最后以露天转地下平稳过渡为目标,结合现有规范、标准,提出方案优化的评价指标为投资、资源利用可靠系数、产能平稳系数和开采安全系数。采用模糊综合评价理论对可行方案进行优化,确定了庙沟铁矿露天转地下开采过渡方案为:北端帮挂帮矿体采用崩落法、西边帮挂帮矿体采用平硐溜井联合开拓和回填形成覆盖层的过渡方案。     

预裂爆破在马兰庄铁矿的应用

介绍了露天矿山开采到深部时,为了确保永久边帮的稳固、安全和边坡的完整性,为将来露天转地下做好准备,结合马兰庄铁矿的特点,采取预裂控制爆破,并取得一定成效。     

庙沟铁矿露天转地下产能衔接技术研究

庙沟铁矿露天转地下开采工程实施过程中,露天采场出矿量呈递减趋势。为满足不减产要求,需要对露天采场挂帮矿回采、地下首采阶段等方面的开采方案及开采顺序进行深入地研究优化,确保该矿露天转地下时平稳过渡。     

柿竹园钨多金属矿露天地下协同开采安全隔离层厚度研究

安全隔离层厚度的确定对矿山露天地下协同开采的安全和产能过渡有重要意义。为了确定柿竹园钨多金属矿安全隔离层厚度,首先运用多种隔离层厚度计算理论,计算安全系数在1.2～2.0时的隔离层厚度范围。在此基础上,对不同厚度安全隔离层条件下采场顶板的力学特征进行数值模拟分析。当隔离层厚度小于80 m时,采场顶板监测点处产生的垂直位移和拉应力随隔离层厚度的减小而明显增大;当隔离层厚度大于80 m时,采场顶板垂直位移和拉应力随隔离层厚度不同变化不大。综合数值模拟和理论计算结果,最终推荐安全隔离层厚度为80 m。     

石人沟铁矿露天转地下首采层开采的方案研究

露天转地下开采的矿山企业首要的问题是产量衔接与平稳过渡,使企业的生产经营不出现大的滑坡。通过对唐钢石人沟铁矿露天转地下首采层开采工艺及问题的分析与研究,在现有基础上提出了提高-60m水平首采层生产能力的安全高效措施方案,有利于矿山转地下后的产能提高、产量衔接。     

石人沟铁矿露天转地下首采层开采的方案研究

露天转地下开采的矿山企业首要的问题是产量衔接与平稳过渡,使企业的生产经营不出现大的滑坡。通过对唐钢石人沟铁矿露天转地下首采层开采工艺及问题的分析与研究,在现有基础上提出了提高-60m水平首采层生产能力的安全高效措施方案,有利于矿山转地下后的产能提高、产量衔接。     

地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析

为防止露天转地下开采中，露天矿残余边坡突然垮落可能引发安全事故，以孟家铁矿露天转地下开采工程为研究背景，采用FLAC3D数值模拟方法，研究了随着地下开采深度不断增加，露天矿残余边坡围岩的应力场、位移场及塑性区的变化规律，以及覆盖岩层对边坡稳定性的影响。结果表明：①覆盖层散体能够吸收和转移露天矿残余边坡的应力，对能量释放起到缓冲作用，进而起到支撑边坡及围岩的作用；②随着地下开采深度不断增加，始终保持覆盖岩层上平面处于一个稳定的标高，能够有效改善露天矿边坡应力场和塑性区的分布状态，对边坡围岩变形起到一定的抑制和约束作用。     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

露天转地下开采充填体变形参数对边坡稳定性影响研究

以舞阳铁矿铁古坑采区露天转地下首中段开采为例,运用力学理论分析充填体变形参数对露天边坡稳定性的影响,并根据该矿充填体变形参数取值范围设计相应的数值模拟方案,采用有限元局部强度折减法计算各方案下边坡安全系数,分析充填体变形参数与露天边坡稳定性的关系,结果表明,随着充填体弹性模量或泊松比提高,露天边坡稳定性安全系数逐渐增大,充填体的弹性模量与泊松比取值共同影响露天边坡稳定性;确定了满足露天转地下开采边坡稳定的充填体变形参数范围,并确定灰砂比1∶8及以上配比的充填体可满足矿山安全生产的要求。工程中可以采用弹性模量与泊松比较高的充填体进行充填,降低地下开采对边坡稳定性影响,保障矿山露天转地下的安全生产。     

露井联采中采矿方法对露天边坡的稳定性分析研究

在露天矿露井联采阶段,地下开挖采矿方法的不合理选择可能会对露天边坡的稳定性造成扰动,以致出现边坡失稳、地面塌陷以及排土场滑塌等灾害事故,这就增加了对边坡以及排土场等的维护费用。为了减少地下开挖对边坡扰动的影响,结合某露天磷矿的工程背景,利用ANSYS有限元法进行数值模拟分析,通过对未开挖、上向水平分层充填法、空场法3种情况下对边坡和隔离带的影响分析,得出使用充填法进行地下开挖时,隔离层的变化较小,边坡局部有影响且可能发生破坏,则需对边坡加强防护措施。使用空场法时,开挖结束后采空区附近和隔离层底部的位移量比较大,在此种情况下边坡整体不会出现失稳,但局部可能发生破坏,需同时对边坡和隔离层做保护措施。通过对比可知充填法的整体安全系数较高,所以在今后的开采中可优先考虑充填法。     

露天转地下开采边坡失稳动力冲击灾害演化机理

以杏山铁矿为例, 通过相似实验研究了地下矿体开采过程中边坡岩体的破坏形态, 揭示了露天转地下开采边坡失稳导致的动力冲击灾害发生机理, 即随着矿体的向下开采, 边坡岩体会循环进入能量积蓄和突然释放的过程, 导致坡体内部损伤微裂隙的迅速扩展贯通, 使大范围的坡体滑移冲向地下采场上部覆盖层, 对地下生产活动造成循环动力冲击灾害。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡稳定性分析

某露天矿为地下转露天开采,在复杂工程地质条件和原地下采空区的综合影响下,露天边坡极易发生塌陷、台阶失稳等灾害,严重威胁露天矿安全生产。为研究地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡的岩体变形破坏规律,结合实际地质条件,利用Dimine-Midas/GTS NX耦合建立大型露天矿三维工程地质模型,并进行稳定性计算分析。分析结果表明:地下采空区顶板变形量较小,对露天矿边坡影响不大;南部强风化岩区域边坡位移量较大,边坡有向外"滑动"的趋势;开挖至-180m平台时,边坡安全系数降至临界值,并出现塑性区开始贯通坡脚现象;综合分析得出该矿山开采的临界水平为-180m平台。通过对该实例工程边坡的破坏机制分析,揭示了边坡变形破坏的主要因素,并为后续边坡治理提供理论指导。     

FLAC3D数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床为研究对象,基于Auto CAD-ANSYS-FLAC^3D等软件进行耦合建模,分别建立200 m和300 m不同开采深度的单一地下开采模型和在露天终了边坡为45°倾角时露天转地下开采模型,并展开了数值模拟试验。研究表明:当边坡高度为200 m时,整个露天转地下开采过程中边坡岩体及采场覆岩整体稳定;边坡高度为300 m时,边坡侧塑性区出现贯通,边坡岩体将发生弯曲下沉破坏。综合经济和安全性考虑,建议控制露天边坡高度在200 m以内。相关研究结果可对磷矿山地下开采工程提供一定的技术参考价值。