崩落法回采工艺的应力变形特征及权重优选研究

无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采中最重要的采矿方法之一,与其他采矿方法相比在空间上具有特殊的结构形式。在实际生产中,由于其所具备的空间结构特殊性,导致其以不同的回采顺序开采矿石时对采场的稳定性影响很大。同时在矿石回采过程中,采场极易形成应力集中的现象,不利于采场的稳定。为此,本文采用FLAC3D数值模拟技术对无底柱分段崩落法经常采用的3种不同回采顺序（各回采进路同时回采、呈“凸”字形回采和阶梯状回采）进行数值研究,研究在3种不同回采顺序下,采场围岩的应力及变形特征,而后将模拟结果通过AHP方法构造判断矩阵进行权重分析。通过大量计算最终得出：无底柱分段崩落法首采阶段覆盖层尚未形成时,应采用“凸”字形阶段状回采顺序;其他分段应采用各进路同时回采的顺序对矿体进行开采,以最大的限度维持采场的稳定性。     

岩金矿山采空区及残留矿柱回采稳定性研究

留矿采矿法是我国岩金地下矿山最主要的采矿方法之一，随着开采活动的不断进行，留矿法开采的岩金矿山将相继面临着未处理采空区不断增加、残留矿柱日益增多的问题，因此，安全回采矿柱与处理采空区是必须解决的重大技术问题。以浙江遂昌金矿为工程实例，对采空区及残留矿柱回采稳定性问题进行了全面系统的研究，主要研究内容及成果包括：     

桓仁铅锌矿隔离矿柱留设方案模拟研究

桓仁铅锌矿地表不允许崩落。由于诸多因素,在矿井下形成了大量的采空区,而采空区的下部还赋存大量矿体急需开采。为了避免采空区塌陷引起的冲击地压带来的安全隐患,满足矿山生产需要,采用留设隔离矿柱方法来隔离上部采空区,避免冲击地压作用。应用FLAC^3D程序,通过研究隔离矿柱留设位置、隔离矿柱厚度等因素,分析了留设隔离矿柱对整个采空区应力分布的影响及矿柱自身稳定程度。研究表明,在向阳坑-630水平留设14 m厚的隔离矿柱可以有效缓解应力集中程度及分散地压分布,继而能够保证后续深部矿体安全高效开采。     

露天转地下境界矿柱稳定性研究

境界矿柱稳定性分析是露天转地下矿山经常遇到的问题,对于矿山进行地下开采安全生产极其重要。针对石人沟铁矿露天转地下的实际情况,采用极限平衡分析和数值模拟方法,对具有代表性的境界矿柱进行了分析计算,为境界矿柱稳定性分析的方法进行了验证和补充,同时也为露天转地下境界矿柱厚度设计施工提供依据和指导。     

柿竹园多金属矿床群空区条件下的崩落特性研究

 柿竹园多金属矿床采用分段凿岩阶段落矿有底柱阶段矿房法开采10多年,所设计的36个矿房已全部采动,因多种原因所留采空区未充填处理,形成约260×104 m3的群采空区。由于部分矿柱的失稳倒塌,致使顶板最大暴露面积达8 000 m2。如何立足于现有的开采技术条件,实现矿山的可持续发展和安全开采,且高效合理地处理采空区,经多种开采方案的对比分析,拟采用崩落法开采,故对矿岩体的崩落特性等开展研究,供类似矿山参考。(1) 采用RMR,Q,MRMR和GSI对柿竹园矿的矿岩进行了工程地质评价和采用Hoek-Brown节理强度理论进行岩体力学参数的确定。(2) 通过对群采空区下留存矿柱的稳定性分析和三维弹塑性有限元对多种采矿方案进行的模拟对比研究,选定崩落开采的采矿方法。(3) 采用最新的Laubscher分类可崩性图方法和Mathews稳定图方法对柿竹园矿的强制崩落面积、诱导崩落面积和自然崩落面积进行研究。(4) 采用径向基函数方法对崩落开采的岩层移动参数进行预计,以及对不同采空面积下的缓冲层高度进行分析。(5) 为达到安全开采和研究崩落开采地压活动规律的目的,设计了声发射、位移与应力等地压监测网络,提出地压监测预警的研究路线方法。通过现场预警实例的验证,获得较好的应用效果。     

SFKG-2型便携式岩石声发射仪在大红山铁矿的成功应用

随着大红山铁矿使用无底柱分段崩落法的逐渐开采,其回采的主采区空区面积不断扩大,根据此采矿方法的特点,当空区暴露面积达到一定程度时,空区覆盖层上方岩层会逐步冒落,直至地表塌陷。在地压活动逐渐变化过程中,用SFKG-2型便携式岩石声发射仪对主采区上覆岩层进行监测,结合现场观察,逐步分析地下开采引发的岩石移动与地压显现规律,为矿山采取行之有效的处理地压的措施奠定基础,确保矿山安全生产。     

无底柱分段崩落法在云南昆钢大红山铁矿中的应用

本文结合作者在云南昆钢集团大红山铁矿开采中的实践经验,针对该矿体的地质特征,阐述了采用无底柱分段崩落法硐室爆破落矿的技术要点,并对其存在的问题及改进方法进行分析,有利于提高矿石回收率。     

无底柱分段崩落法在云南昆钢大红山铁矿中的应用

本文结合作者在云南昆钢集团大红山铁矿开采中的实践经验,针对该矿体的地质特征,阐述了采用无底柱分段崩落法硐室爆破落矿的技术要点,并对其存在的问题及改进方法进行分析,有利于提高矿石回收率。     

软岩地层地下铁矿开采岩体移动影响范围及变化趋势分析

 在我国官庄东矿北采区,采用分段崩落法进行回采,虽然矿区地表建筑物远离设计的地表移动影响范围,但仍受到影响。结合官庄东铁矿北采区进行分析,对深部开采引起的动态岩体移动变形问题进行具体计算,分析深部开采的岩体移动变形规律及特点,实际观测和理论分析均表明,深部开采工作面的覆岩破坏,具有整体移动变形均匀的特点;软岩地层深部铁矿开采引起的地表移动变形发展缓慢且周期较长。     

矿山边坡加固设计与稳定性研究

由工程地质图可以看出，C区边坡岩体主要是云母片岩，岩体中分布较多的断层，从而造成边坡处于接近极限平衡状态，在进行进一步深部开采过程中极易发生失稳，因此必须对其采取一定的加固措施。本文采用极限平衡方法，对白云东矿C区边坡进行稳定性分析，从而针对性地提出C区边坡的综合治理方案：1516m平台到1544m平台进行削坡卸载，1544m以下边坡进行锚杆、预应力锚索和喷射混凝土综合处理，同时1544m平台还进行注浆加固处理。分析表明：经过综合治理方案处理后边坡稳定系数有很大提高，这保证了矿山的安全生产，同时也对不同区域滑体及高陡边坡的加固方案和参数在理论上予以研究论证。     

深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

 留设合理宽度的区段煤柱是确保深井特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。以新巨龙矿井一采区区段煤柱宽度的确定为工程背景,首先采用微地震监测、应力动态监测和理论计算等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布特征,得出低应力区宽度约为20 m;其次,采用工程类比、数值模拟等方法确定深井特厚煤层综放工作面侧向煤体不完整区宽度约为3 m;最后,综合考虑资源回收、冲击地压防治、次生灾害控制和巷道支护等因素,确定深井特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度为5.0～7.2 m。应用沿空巷道表面位移观测结果验证区段煤柱宽度的合理性。该研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定具有参考意义。     

金川矿山深部采掘条件下岩石力学研究与实践

 金川矿山经过几十年开采,开采深度已达1 000 m,复杂的工程地质条件、高地应力以及高渗透压导致深部开采工程的稳定性问题愈加突出。对金川二矿区深部850～1 000 m水平进行大量的现场地质调查研究,测试深部典型岩石的物理力学参数、膨胀与软化特性,研究岩石力学性质和地应力随埋深的变化规律。采用岩体地质力学(RMR)分类法和岩体质量(Q值)分类法,绘制二矿区深部各分段水平的岩体质量分区图。在深入调查金川矿区深部巷道变形和破坏特征的基础上,对高地应力、高渗透压下深部巷道开挖支护稳定性进行研究,结果表明,U型钢和锚杆联合支护效果最佳。全面总结金川矿区深部巷道支护经验,对巷道掘进和支护技术提出几点新的想法。研究不同开采方式对金川矿区深部充填体和围岩稳定性的影响,优化矿体回采方式,建议采用“隔三采一”布置回采进路,有助于控制围岩的变形,减弱上部充填体的下沉。     

用改进的有限元Monte-Carlo法分析金属矿山点柱的可靠性

以某铜矿为例，简介无间柱连续采矿法，提出了基于MCS－ANN－FEM的改进的有限元Monte-Carlo法。通过无间柱连续采矿凿岩硐室点柱的强度和应力的计算，建立可靠性分析的隐式极限状态方程，然后运用基于MCS－ANN－FEM的改进的有限元Mnte-Carlo分析方法，对点柱进行全面的可靠性分析和设计。     

开采环境再造深孔诱导崩落模型试验研究

 以新疆喀拉通克铜镍矿为原型,运用地质力学模型试验,深入分析深孔诱导崩落开采过程中人工顶板和上、下盘围岩力学演化规律。试验在自行设计的BLES双向加载岩体开挖模拟试验台上,模拟开采环境再造深孔诱导崩落充填采矿法的8个开采步骤。试验结果表明：(1) 在开挖1#,2#凿岩硐室以及切割拉底时,上、下盘围岩应力和位移都呈缓慢增加的趋势,而人工顶板中部应力值逐渐减小,处于受拉状态。开挖V型堑沟、诱导崩落矿体时,上盘围岩和下盘围岩应力值随开挖步骤急剧增加。上、下盘围岩底部和人工顶板的左端应力值分别达到初始应力的2.2,2.14和2.53倍,应力集中现象明显。(2) 开挖完成后,人工顶板和上、下盘围岩最大沉降量分别为8.6,6.5和2.8 cm,满足矿山安全要求。上盘围岩的变形明显大于下盘围岩的变形,且有整体移动现象。(3) 构筑9 m厚的人工顶板,在整个试验过程中未出现破裂等破坏现象,实现采矿环境再造,同时确保试验采场的稳定性和安全性。     

大红山铜矿二期采矿工艺及点柱的应用

介绍了大红山铜矿二期工程的分段空场嗣后尾砂充填采矿工艺。针对该矿在上下两层矿体开采过程中的下层开采矿体时,两层矿体盘区间的夹层失稳垮塌的危险大大增加的问题,使用三维有限单元法进行了数值分析与结果表明,下层矿体开采时,在盘区中部留设点柱,可使上下两盘区隔层中的拉应力数值显著降低,隔层稳定性显著提高。实际生产中,采取留设点柱的措施后,采场顶板垮塌问题得到有效控制,贫化率和损失率均显著降低。取得了以较低的代价,获得较高经济效益的成果。对矿体厚度和面积均较大的盘区,矿柱强度随其高度-厚度比的升高而下降,因此,采取了在盘区内部留设面积相对较大、供矿末期才爆破的临时矿柱,保障了主要供矿期间隔层的稳定性。     

综放面倾向煤柱支承压力分布规律研究

在较薄厚煤层综放面倾向煤柱支承压力现场实测的基础上，应用弹塑性极限平衡理论，考虑煤层厚度及倾角的影响，分析得出综放面倾向煤柱支承压力峰值位置的计算式及分布规律。该研究为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了依据，有利于改善巷道维护状态和提高煤炭资源采出率，并为类似条件下的综放开采提供有益借鉴。     

玲珑金矿深部开采岩体能量分析与岩爆综合预测

 玲珑金矿是石英脉型金矿床, 目前开采深度已超过500m , 未来开采深度将超过1 000m。对此类矿床赋存条件的地下矿山, 深部开采时可能遇到的一个突出问题就是岩爆。根据系统的工程地质调查、地应力场现场实测、岩石力学试验、三维有限元数值模拟的结果, 采用多种岩爆判断准则, 分析了玲珑金矿深部开采时围岩中的能量分布规律和发生岩爆的可能性, 提出了防治岩爆的建议措施。