崩落法转充填法采场隔离矿柱合理厚度研究

对于由崩落法开采向充填法开采转变的矿山,受崩落法开采的采动影响,其工程地质条件会变得相对复杂,围岩完整性及其稳定性相对较差,开采技术条件相对复杂。为确保矿山下步生产作业的安全,必须要在崩落法采场与充填法采场之间留设隔离矿柱。本文结合矿山实际工程地质条件,创新地采用了以考虑采空区顶板垮塌冲击动载荷的弹性小薄板理论为代表的多种理论分析方法确定了崩落法转充填法采场之间水平隔离矿柱的尺寸,采用结合矿山围岩移动参数和Bieniawski矿柱强度理论的方式计算了崩落法转充填法采场之间隔离间柱的尺寸,与此同时,采用Phase2二维数值模拟的方式对隔离间柱的尺寸合理性进行了验证,最终实现了矿山崩落法转充填法的顺利转型,在保证矿山下步安全回采的基础上,提高了矿石回收率,为矿山创造了一定的经济效益。     

红岭铅锌矿崩落法转充填法隔离顶柱厚度研究

为确定红岭铅锌矿崩落采矿法向充填采矿法转型过程中设置的隔离顶柱的合理厚度,采用理论推导和数值模拟相结合的方法,对隔离顶柱厚度分别为8 m、9 m、10 m和11 m的4种工况进行了深入研究,对比各方案的位移、应力和塑性区的分布。结果表明,隔离顶柱厚度为10 m时,采空区稳定性较好。     

崩落法转充填法隔离层安全厚度的确定

以广东信宜银岩锡矿崩落法转充填法为例, 采用厚跨比法、简化梁法和普氏压力拱法, 对隔离层最小安全厚度进行了理论研究, 并通过数值模拟手段, 对所选的最小隔离厚度进行了验证, 研究结果对于确保矿山井下安全生产具有重要意义。     

崩落岩石侧压力作用下隔离矿柱宽度研究

为确定在崩落岩石侧压力作用下隔离矿柱的宽度,采用FLAC3D模拟计算了5种不同宽度隔离矿柱的稳定性。结果表明：在侧压力作用下,隔离矿柱底部位置有明显的应力集中,空区侧的拉应力和水平位移明显大于二步骤矿柱;隔离矿柱的应力和水平位移随着宽度的增加而减小,确保隔离矿柱稳定的临界宽度为15 m。考虑受地质因素和爆破振动的影响,推荐矿山留设隔离矿柱宽度为20 m。     

某铜矿露天转地下隔离矿柱的确定研究

露天转地下隔离矿柱的确定是露天转地下开采经常面临的重要问题,对于金属矿山地下安全生产极其重要。根据某铜矿的采矿工艺、开采深度以及工程地质条件,采用理论计算和FLAC3D有限差分法数值软件对不同厚度的隔离矿柱进行了模拟分析。结果表明,当隔离矿柱厚度为 20 m时,地下开挖导致的顶板变形较小且趋于平稳。20 m是该矿山隔离矿柱厚度的最优值,能够满足安全生产要求。该分析结果为露天转地下安全高效回采提供了理论依据和技术指导。     

大冶铁矿同阶段崩落法转充填法开采隔离间柱合理宽度确定

为保障同阶段崩落法转充填法开采顺利过渡,过渡段处须设置竖向隔离间柱。以大冶铁矿龙洞采区-170 m同阶段崩落法转充填法梯形隔离间柱为研究对象,将其简化为变惯性矩固支梁,并以间柱的水平应 变量允许值为判据,初步确定梯形隔离间柱上端的初始宽度。以梯形隔离间柱上端的初始宽度为基础,采用数值模拟方法,计算了不同梯形隔离间柱上端宽度与不同充填体灰砂比协同作用下的充填采场顶板围岩沉降 量,并对不同灰砂比下梯形隔离间柱上端宽度与顶板围岩最大沉降量进行了数据拟合,由顶板围岩允许沉降值得到与不同充填体灰砂比协同匹配下的梯形隔离间柱上端的合理宽度。数值计算结果表明：与充填体灰砂 比分别为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12协同匹配的梯形隔离间柱上端合理宽度分别为16、19、21、25、29 m。研究成果可为合理确定矿山同阶段崩落法转充填法开采过渡段隔离间柱宽度提供参考。     

大冶铁矿崩落法转充填法过渡区开采技术研究

大冶铁矿将崩落转充填开采的过渡区作为充填法试验矿块,根据矿山原有开拓系统的布置,将充填试验矿块从21#³4#进路划分矿房矿柱,采用浅孔留矿嗣后胶结充填法回收矿石,可有效提高矿石回收率,降低贫化率,实现崩落法向充填法的提前过渡,对于培养工程技术人员、调试充填系统有重要意义。同时,通过对大冶铁矿全尾砂物理性质进行分析,计算得到其充填倍线为5.9,可实现自流输送。     

基于未确知测度理论的崩落转充填可行性评价

基于未确知测度理论,以某矿山为例,采用该理论对崩落和充填采矿法进行了技术经济指标比较分析。从可行性研究的众多不确定因素中,选取了地表变形程度、环境污染程度、采充成本、矿石损失率、矿石贫化率、矿石回采率、安全性7个因素作为评价指标,建立崩落转充填可行性评价模型,评价结果表明,该矿山由崩落转为充填采矿法是可行的。     

空场法转崩落法开采时的矿柱回采及覆盖层形成技术

针对空场法转崩落法开采矿山需要解决的关键问题--开采衔接、矿柱回采与覆盖垫层形成方式,采用数值模拟分析了下告铁矿单采场最大安全暴露面积和应力分布规律,制定了分区、分次采用超长水平深孔,以排距3～4 m,孔底距4.5 m的爆破参数在下盘进行顶柱回采及强制放顶的回采工艺,实现了空场转崩落开采的高效顺利衔接。     

崩落转充填采矿方法粗糙模糊集理论优选

某大型锡矿山长期采用组合式崩落法开采,导致多处地表崩落塌陷、地表水体贯通井下,威胁矿山深部可持续开采,为改善地采作业环境,降低贫化损失,急需开展崩落转充填采矿方法研究。针对矿山生产实际,研究选取以贫化率、损失率、生产效率、安全性、环保、成本作为采矿方法优选的主要影响指标,通过运用采矿方法评价决策表,计算各指标的重要度矩阵;在分析统计矿体形态、夹石及表外矿分布,初选充填采矿方法的基础上,运用粗糙模糊集理论,实现了崩落转充填采矿方法优选。结果表明:针对5m≤厚度≤15m的中厚矿体和厚度>15m,且含夹石、表外矿多的矿体,宜选择低分段充填采矿法;针对厚度>15m,且含夹石、表外矿少的矿体,分段空场嗣后充填采矿法优势则更为明显。所选充填采矿方法能极大地降低矿石的损失与贫化率,提高生产安全性,可为矿山深部开采提供有效的经济效益和安全技术保障,优选方法具有科学性和客观性,有较高理论与工程应用价值。     

矿柱的突变失稳研究

针对矿柱失稳的不连续性、突变性,在建立顶板—矿柱力学模型的基础上,采用突变理论推导出矿柱突变失稳的充分必要条件,并研究了矿柱突变失稳的释放能量机理。结果表明:矿柱变形的突跳量,矿柱失稳前后的能量差均与外界干扰无关,只取决于顶板—矿柱系统的内部特性。本文的讨论为矿山合理的布置及优化顶板与矿柱的参数提供了参考。     

大结构无底柱分段崩落法覆盖层厚度研究

为了确定30m×20m大结构参数无底柱分段崩落法合理的覆盖层厚度,通过理论计算和数值模拟方法对覆盖层厚度进行了研究。先根据放矿椭球体理论、缓冲冲击气浪计算出覆盖层厚度分别为43.8m、22.5m;然后利用PFC~(3D)对不同覆盖层厚度下放矿进行了模拟,得出矿石回收率、废石混入率指标最优时的覆盖层厚度为45m。综合理论计算和数值模拟结果,推荐矿山合理的覆盖层厚度为45m,可确保生产安全并取得较好技术经济指标。     

基于突变理论的采空区顶板安全厚度多因素预测模型

确定采空区顶板安全厚度对保证矿山作业安全具有重要意义。本文采用有限差分软件FLAC3D,基于尖点突变理论和强度折减法研究西石门铁矿采空区顶板安全系数与其厚度的函数关系,建立了顶板安全厚度判断方法。在此基础上,通过单因素试验研究了采空区纵深、跨度、高度、顶板粘聚力与抗拉强度对采空区顶板安全厚度的影响,结果表明：纵深、跨度、顶板粘聚力、抗拉强度与顶板安全厚度之间分别呈现线性、非线性正相关、非线性负相关、非线性负相关的变化关系;高度对顶板安全厚度的影响非常小。并建立了综合考虑采空区纵深、跨度、顶板粘聚力与抗拉强度4种因素的采空区顶板安全厚度预测模型,为确定采空区顶板安全厚度提供了一种新的研究方法。模型预测结果与某硫铁矿瞬变电磁勘探结果相吻合,验证了预测模型方法的科学性和有效性。     

无底柱分段崩落法在东大山矿的试验研究

通过平面放矿实验和经济分析 ,改进了东大山矿无底柱分段崩落法结构参数 ,并进行了工业试验 ,依此提出了优化采矿方法指标的方向     

条带式Wongawilli开采煤柱系统突变失稳机理及工程稳定性研究

对于条带式Wongawilli新型减沉开采技术,煤柱失稳直接导致地表沉陷,影响建(构)筑物的安全,采用突变理论和损伤本构方程,建立了采硐间狭窄煤柱和条带煤柱失稳的尖点突变模型。计算分析了条带式Wongawilli开采煤柱系统工程稳定性及突变影响参数,得出了窄煤柱与条带煤柱的突跳压缩量计算公式,通过工程实例计算与数值模拟验证了结果的合理性。研究结果表明:采硐狭窄煤柱满足突变失稳的必要条件,其所受载荷、屈服刚度和峰值载荷压缩量决定着突变的发生;当采高在2~6 m变化时,采留宽度比需控制在0.16~0.75,才可保证系统不产生突变失稳。条带煤柱保持稳定则要求其核区率大于17%,在弹塑性区宽度比小于0.21的情况下,条带煤柱可能发生突变失稳。     

基于突变理论的人工假顶设计与安全性分析

伽师铜矿矿体为急倾斜中厚破碎矿体,针对其开采难度大、安全性差的难题,提出了考虑膏体充填的人工假顶高效构筑方案,并且基于突变理论对人工假顶的稳定性进行了分析。该方案在伽师铜矿进行了人工假顶工业试验,人工假顶各项指标满足需求。通过人工假顶现场实施与应用,其稳定性得到验证,并且人工假顶在矿体回采中起到了很好的作用与效果。     

矿井内因火灾的安全评价研究——基于熵值法和突变理论

针对矿井内因火灾的突发性、不确定性和高危害性等特点,提出熵值法和突变理论相结合的矿井内因火灾安全评价方法。选取人、物、环境和管理4个方面的因素建立了4级共20个评价指标的矿井内因火灾安全评价指标体系,运用熵值法判断各个指标的权重,利用突变级数法计算突变级数值,避免了单一熵值法主观人为赋权的弊端。以陕西省红石岩煤矿为例,运用该评价方法对其进行了内因火灾安全评价,其评价结果符合该矿井的安全状况,验证了该评价方法的可行性、实用性。     

基于Wilson理论条形矿柱稳定性分析

为了研究条形矿柱稳定性影响因素,考虑矿岩抗压强度、采深、矿房宽度、矿柱宽度及矿柱高度五个影响因素,基于威尔逊理论,应用正交试验,确定影响矿柱安全系数的主要因素及其主次顺序。结果表明：（1）矿柱安全系数主要受矿岩抗压强度、采深、矿房宽度及矿柱宽度四个因素的影响,且影响因子主次顺序为：矿柱宽度>矿岩抗压强度>采深>矿房宽度;（2）矿柱安全系数与矿岩抗压强度、矿柱宽度呈线性正相关,与采深、矿房宽度呈多项式负相关;（3）通过回归分析,建立了矿柱安全系数与各主要因素之间的简化公式,并将某金矿采场参数代入公式进行检验,计算结果较为可靠,能为现场生产提供一定的依据。