某铜矿采场结构参数优化

某铜矿现采用露天开采,考虑资源接替,须尽快实现地下开采达产,而合理的采场结构参数是矿山顺利实现地采达产的重要保证。根据铜矿赋存条件和矿体特征,分别设计了方案1(矿柱跨度为15m,矿房跨度为15m)、方案2(矿柱跨度为12m,矿房跨度为18m)和方案3(矿柱跨度为10m,矿房跨度为20m)。采用FLAC3D数值模拟软件对3种方案进行数值模拟研究,从位移、应力以及塑性区3个方面进行计算分析,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究表明:方案2既能保证采场安全,又可高效生产。研究结果可为国内外分段空场嗣后充填法推广应用提供一定的理论参考依据。     

大规模充填采矿采场稳定性研究与结构参数优化

甲玛铜多金属矿二期地下开采采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,为有效控制地压灾害,实现矿体安全高效开采,采用理论计算、Mathews稳定图和FLAC3D数值模拟多种方法对采场顶板及矿柱的稳定性进行综合研究,在此基础上确定合理的采场结构参数。结果表明,12 m、15 m和18 m的采场宽度均能满足矿柱稳定的要求;当采场宽度为18 m时,最大允许采场长度为77.3 m;当采场长度为60 m时,最大允许采场宽度为22.4 m。综合考虑采场稳定性以及深部高应力环境等因素,甲玛铜多金属矿采场宽度采用15 m较为合适,推荐的采场结构参数为15 m×60 m。     

基于FLAC3D的上向水平分层充填法采场稳定性分析

小东沟金矿厚大矿体采用上向水平分层充填采矿法开采,合理的采场结构参数直接关系到采场稳定性和矿体开采效率。设计3种采场结构参数,建立FLAC3D数值模型进行计算。模拟结果表明,矿房开采过程中各方案最大主应力、垂直方向位移和塑性区体积均较小,开采矿柱时应力、位移和塑性区体积值均急剧增加。矿房跨度过大易导致矿柱开采过程中采场稳定性降低,增加安全隐患。最优采场结构参数为矿房宽6m,矿柱宽5m。模拟结果为小东沟金矿采场结构参数的确定提供了理论支撑。     

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。     

缓倾斜中厚磷矿床矿柱稳定性及采场结构优化

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区+2 150 m水平缓倾斜中厚磷矿床为研究对象,通过矿山压力平面应力相似模拟试验台,进行了房柱采矿法下矿柱稳定性及采场结构参数优化的相似模拟试验。基于试验结果,研究了沿矿体走向推进过程中采场顶板围岩与矿柱的应力、变形破断规律,同时对采场矿柱宏观失稳破坏模式和失稳机理进行了探讨分析,并对房柱法开采下采场结构参数进行了优化。结果表明：房柱法开采下采场围岩的变形破断具有明显的3个阶段特征,按照变形破坏程度,房柱法开采后,采场覆岩划分为垮落带、裂隙贯通带以及微裂隙松动带;矿体开挖结束后,对采场的个别矿柱进行回收,回采结束后矿柱会突然发生整体大规模的垮塌失稳破坏,呈现出明显的“多米诺骨牌效应”;同时建议采用矿房10 m,矿柱8 m的采场结构参数,以保证采矿安全。研究结果可为该采区深部矿体或类似条件的矿山开采提供理论和技术上的指导和建议。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

基于多指标评价模型的深部留矿法采场结构参数研究

为了控制东塘子铅锌矿深部开采地压,减少矿石资源损失,基于数值模拟方法,采用正交试验优化采场结构参数。根据数值模拟结果,选取上下盘顶板位移量,受拉区面积和拉应力值等作为采场稳定性评价指标,建立多指标综合评价模型,探索采场各结构参数的敏感性,从而指导采场结构参数优选。研究表明,矿房走向长度对采场稳定性的影响最敏感,其次是顶柱厚度;采场结构参数初步方案中,间柱厚度为10 m,矿房走向长38 m,顶柱厚8 m,此时上下盘顶板应力集中明显降低;由于间柱中需要开挖直径2 m的天井,会引起井壁压应力集中,故将间柱厚度增大到12 m。     

基于含弱面矿柱锚固的层状岩体采场参数优化

弱面削弱了层状岩体的抗剪强度,在地下采矿活动中会加速矿柱的失稳变形,易导致采场垮塌。为 研究含弱面矿柱稳定性,并对矿柱进行稳定性控制,以贵州省紫袍玉矿石地下采场为研究背景,运用矿柱面积承载 理论,通过理论计算推导出金属矿山方形矿柱的矿柱安全系数。为减少弱面对矿柱承载强度的影响,采用 FLAC3D 数值模拟软件对含弱面矿柱进行锚杆支护研究,结合矿柱安全系数,得出最优锚固支护参数。在矿柱加固的基础 上对 200 m 埋深处采场进一步参数优化,最终得出优化方案为选择锚杆间排距 1 200 mm、预紧力 60 kN 的矿柱锚杆 支护参数,采场参数为矿房跨度 14 m,矿柱宽度 6 m。同不进行矿柱加固的采场参数优化方案相比,此方案能提高 矿石资源回收率,最大限度提升矿山经济效益。     

大尹格庄金矿深部采场矿柱稳定性分析与参数优化

以大尹格庄金矿深部采场8204为工程依托,在合理的采场跨度范围内设计了3种矿柱尺寸方案,并分别建立三维数值模型。通过对比分析不同方案的采场顶板及矿柱的位移及塑性区,研究矿柱由稳定状态向临界失稳状态的演化过程。引入点安全系数法对采场及其点柱进行安全度评价,得出最佳安全矿柱尺寸,并通过Lunder经验公式验证其矿柱尺寸合理性。分析结果确定采场结构参数为:采场跨度约为12m,矿柱宽度约为6m。     

充填法采场结构参数优化设计

采用弹塑性理论,综合考虑了国内某矿山矿体的赋存条件,建立了采场稳定性分析的三维有限元模型,研究了充填采矿法不同结构参数时采场的稳定性以及围岩应力和位移随矿房、矿柱尺寸以及采场控顶高度的变化情况.研究结果表明:采场最大压应力和最大拉应力随矿柱宽度增大而减少,随矿房宽度增大而增大;该矿山合理的采场结构尺寸为矿柱宽8 m,矿房宽10 m,控顶高度8～12 m.     

张庄铁矿-390 m中段采场间柱尺寸优化

张庄铁矿首采中段即将结束,由于-390 m新中段矿体水平厚度变大,且采矿阶段高度由60 m变为85 m,为确保高阶段采场分步骤安全回采,并能保证矿山生产能力,研究将矿体厚度按推荐的采场安全长度140 m分为2种采场布置方式,并采用间断和连续2种不同形式的隔离矿柱,通过3D σ有限元法模拟计算分析2种形式共6组尺寸方案的隔离矿柱应力变化趋势,最终确定在矿体厚度为100～140 m时,采用10～12 m宽的间断隔离矿柱;矿体厚度大于140 m时,采用18～20 m宽的连续隔离矿柱。结果为采场安全高效回采提供了理论依据。     

程潮铁矿联合开采隔离矿柱合理厚度研究

程潮铁矿矿体随开采水平下降而逐渐西移, 导致选厂下保安矿柱的矿量逐渐增加。为了保护地表选厂同时尽可能回收矿石资源, 程潮铁矿采用充填法回收保安矿柱和无底柱分段崩落法开采塌陷坑下矿体联合开采回收-430~-500 m阶段矿体。为了防止两种采矿方法交界处的采矿活动相互影响, 采用数值模拟方法, 选取15 m、20 m和25 m厚度的隔离矿柱分别建立了联合开采数值模型模拟开采, 得到联合开采后地表沉降以及充填采场的安全系数, 并对其进行比较。结果表明, 隔离矿柱厚度为20 m时, 选厂地表监测点的沉降值较小, 充填采场安全系数较高, 能够满足选厂和充填采场安全性要求, 同时矿柱压矿量少, 经济效益较优。研究结果能够为矿山的实际生产提供一定的指导。     

房柱法采场矿柱数的数值模拟优化

山东烟台鑫泰黄金矿业有限责任公司东刘家矿区矿体倾角0°～22°,平均厚度4.17 m,属于二长花岗岩型矿床,采用铲运机出矿的房柱空场嗣后充填法开采。设计采场面积2 400 m2,内有3 m×3 m矿柱14个,采场内矿柱太多给生产造成困难。经优化后,矿柱降至4个,直径增大至5 m。结果表明：矿柱的减少增大了采场作业面积,有利于采场内矿石运输,且圆形支柱比方形更优,给以后采场顶板形成拱形提供便利条件。     

弓长岭铁矿高落差端部矿体安全开采技术研究

弓长岭铁矿二矿区的中央区地下回采工作面与东南区露天采场的落差高达700 m,且在-220 m水平由中央区向东南区扩采了200 m,因此2区衔接部位有约500 m长的高落差端部矿体处于移动带内,未纳入露天设计开采范围。通过分析端部矿体的赋存条件及岩移危害形式,发现只有地表塌陷坑边壁的片落对端部矿体的开采构成安全危害,据此,运用临界散体柱理论,提出了向地表塌陷坑充填废石的措施,以控制塌陷坑边壁片落,并制定了沿塌陷坑边帮与轴线方向协调排岩的工艺方法,以保障排岩的施工安全。在此基础上,东南区露天采场西侧的端部矿体可以进行开采,可由东南区露天采场向西扩采完成。     

跑马坪矿2350以上矿体开采对地表拦渣坝的影响

为了确保地表拦渣坝的稳定,采用离散元程序2D-BLOCK模拟地下矿体开采对地表拦渣坝的影响,计算了矿体开采过程中上覆岩层的冒落过程。通过模拟结果表明：岩层移动是一个自下而上传递的动态过程,只开采左1采场矿体不会影响到地表拦渣坝的安全;而将右2采场回采矿体后,上盘围岩发生大面积冒落,垮落至离地表40m左右时才不再冒落,但上部没有冒落的岩层仍有裂缝存在,说明将右2采场完全采空后极有可能会影响到上部拦渣坝的安全稳定,因此建议处在拦渣坝正下方的右2采场,回采过程中必须保留保安矿柱,这样地表拦渣坝的安全才能有保障。     

缓倾斜薄矿体机械化上向水平高分层分区充填采矿法

华东某金矿属于贵重金属缓倾斜类难采薄矿体。针对原采矿方法中存在的矿石损失贫化率高,采场生产能力低的问题,提出了充填开采新方案。新方案基于矿体和围岩均稳固的矿岩性质,增加采场的长度、阶段高度至100、50 m,提高开采分层高度至5 m,结合机械化开采生产效率高、作业安全的特点提出机械化上向水平高分层充填采矿法。为增大采场生产能力,降低矿石的损失率和贫化率,减少矿石开采成本,采用两步凿岩、分次出矿、一次分区充填的不留矿柱连续回采工艺,充填物料选用复合早强胶结材料和尾砂。生产实践表明:新方案回采效率明显增加,采场生产能力提高40%左右,矿石损失率和贫化率分别下降6%、5%,采矿直接成本与原采矿方法相当,矿山开采可以获得较高的经济效益和生态效益。     

“三软”条件下金矿采场结构参数优化研究

为了解决贵州某金矿上向水平分层胶结充填法存在的问题,以采矿方法的优选和采场结构参数优化为切入点,采用室内试验、数值模拟和理论分析方法,构建了基于未确知测度理论的采矿方法优选模型,最终确定采用下向中深孔落矿嗣后充填法进行开采,可以有效扩大矿山生产能力,提高矿山经济效益。在此基础上,根据下向中深孔落矿嗣后充填法的特点、开采经验和矿体特征,采用数值模拟软件FLAC3D开展采场结构参数优化,从采场顶板下沉、应力分布、塑性区范围等方面综合评估采场稳定性,得出采场结构合理的参数为采场宽和高为4.5m×15m或5m×13m,采场沿走向布置,长度为100m。随后对采场生产能力和充填能力进行验证,证明选用的采矿方法和采场结构参数完全可以满足生产需求。研究成果对“三软”条件下金矿采场结构参数的优化选取具有重要的指导意义和参考价值。     

鸡笼山金矿过采区高应力下采场稳定性分析研究

鸡笼山金矿尚有大量"过采区"和"高应力"状态下的低品位矿体未进行开采,为了提高矿山资源利用率,延长矿山服务年限,对这些矿体进行了采矿方法研究与现场试验。结合鸡笼山金矿的矿岩物理力学性质,建立了鸡笼山金矿区的三维模型,运用有限差分元分析软件FLAC~(3D)进行数值分析计算,模拟了试验采场原始地应力分布状况,并分别就矩形开采断面、椭圆形开采断面、蝶拱形开采断面对采场稳定性的影响进行了模拟分析。分析结果表明:在矿体回采过程中,无论采用何种水平回采断面,在矿体上下盘及间柱均会出现应力增加,但相对来说蝶拱形断面开采应力增加幅度以及分布区域更低,有利于采场的稳定。研究结果为现场的安全生产提供了理论依据。