五立铁矿采场结构优化数值模拟

合理的采场结构参数是实现矿山安全高效开采的重要前提。针对五立铁矿的矿岩条件,设计采用阶段空场嗣后充填法开采围岩稳固的厚大矿体。以此为工程背景,采用Mathews稳定图法与FLAC~(3D)数值模拟相结合的方法对采场结构参数进行优化研究。首先利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,计算得出采场临界跨度为22m;然后通过改变采场跨度,借助FLAC~(3D)数值模拟软件进行优化分析,得出16 m和18 m的矿房跨度下,矿房可以保持稳定,因此建议矿房跨度小于18 m。     

上向水平分层充填法矿房跨度的确定及采场稳定性分析

上向水平分层充填法适用于各种倾斜角度以及各种厚度的矿体开采,在矿山领域得到广泛应用,然而该方法矿房安全跨度的确定一直是矿山开采设计的难题。结合Mathews稳定图法和数值计算法,先通过Mathews稳定图法确定矿房最大安全跨度,然后通过数值软件进行模拟分析,确定矿房稳定性,从而得出矿房的合理跨度,为上向水平分层充填法矿房跨度的确定提供依据。     

九仗沟金矿上向进路采场结构参数优化

针对九仗沟金矿采场结构参数合理性差、采矿成本偏高等问题,采用FLAC~(3D)数值模拟对采场结构参数进行优化研究,得到较优的采场跨度。在九仗沟金矿进行现场工业性试验,并在试验采场开展经济效益统计和计算工作,得到试验采场的经济效益。数值模拟结果说明九丈沟金矿上向进路采场的极限跨度为8.0m,采场破坏程度较轻。现场工业试验结果说明7.0m作为采场跨度具有较好的经济效益,保证安全生产的同时提高采矿效率。     

九仗沟金矿采场岩体稳定性分析及参数优化

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对嵩县山金矿业有限公司九仗沟金矿试验采场进行了工程地质调查、数字摄影、矿岩力学试验等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。利用三维数字摄影测量系统（ShapeMetrix3D）对九仗沟金矿100中段进路采场岩体进行现场节理信息采集,分析得到采场岩体结构面产状、节理间距、节理组数、结构面体密度等参数。在此基础上,结合钻孔窥视及岩石力学试验数据信息,采用岩体地质力学分类（RMR）和巴顿岩体质量（Q）分类方法对采场岩体稳定性进行分级。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场的跨度进行优化设计,分析认为实际生产中应严格将进路采场跨度控制在7.5 m以下,以保证进路采场稳定性。     

大直径深孔空场嗣后充填法采场结构参数优化及稳定性分析

大直径深孔空场嗣后充填法是安全高效开采倾斜极厚矿体的有效方法,合理的采场结构参数是维持采场稳定的前提。以Jama铜矿1 000万t/a超大规模地下开采为工程背景,利用Mathews稳定图法计算了采场稳定区间和水力半径,并基于“隔三采一”的开采方案,采用FLAC^3D软件开展了4组采场结构参数条件下的采场稳定性数值模拟,从而优选出合理的高中段大采场结构参数。Mathews稳定图法采场顶板、侧帮暴露尺寸与水力半径的关系分析表明,当采场顶板跨度为15 m、中段高度为100 m时,采场长度应小于46 m。数值模拟结果表明:二步骤矿柱宽度从15 m增加至19.5 m时,采场顶板的位移、塑性区体积随着跨度增大而增加,底部结构堑沟的两帮安全系数较低且易发生部分剪切破坏。数值模拟与Mathews稳定图法分析结果一致,确定了大直径深孔空场嗣后充填法的最优采场结构参数为采场长度45 m,一步骤矿房宽15 m,二步骤矿柱宽18 m,采场高100 m。研究结果为实现倾斜极厚矿体高中段大采场安全回采提供了理论支撑。     

修正Mathews图表法在九仗沟金矿的应用

岩体稳定分级系统经过长期的发展,已经发展出很多不同的体系。Mathews图表法作为NGI评价系统的延伸方法,在国外已经有相当广泛的应用和深入的研究,国内对Mathews方法的应用还处在初级阶段。采用原Mathews方法和修正后的Mathews方法对九仗沟金矿的岩体稳定性进行了评价,对比两种分析结果。与原Mathews法相比,经过参数修正后的Mathews方法更为准确。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化北大核心

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的 Mathews 稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明,当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明,该采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

点柱式上向水平分层充填法充填采场稳定性研究

为了确保大尹格庄金矿采场安全,提高资源回收率,对-380、-496、-556、-616水平一些采场矿柱进行调查,总结发现矿柱受结构面的方向控制,呈现不同的破坏模式,大致可分为节理组平行矿柱壁面、节理组与矿柱斜交、节理面平行于顶板;建立了矿柱宽度、矿房顶板跨度及矿体开采深度与矿柱安全系数的关系式,分析得到矿柱宽度对矿柱安全系数的影响作用最大,其次为矿体开采深度,最后为矿房顶板跨度;对目标采场矿柱进行稳定性评价,得到各矿柱的安全系数,圈定出了不稳定矿柱;最后对-616水平顶板极限跨度及矿柱尺寸进行计算得到顶板极限跨度为8.2m,矿柱宽度应大于4.1m。     

Mathews法稳定性分析在佛子铅锌矿安全高效开采的运用

用Mathews法可确定矿山采场的稳定性,可为采矿方法选择和地压控制提供依据。通过岩体分级建立了岩体质量和采场跨度之间的经验关系;采场顶板及矿体上下盘RQD值、Q值及其他相应参数的计算,针对广西佛子矿目前矿体和围岩的稳定性分析,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并计算其稳定性系数,最终确定其稳定性。结果表明Mathews法可以向矿山安全开采提供重要的基础资料和依据。     

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。     

基于Mathews稳定图法的采场进路安全跨度分析

山金白音呼布矿区井下开采已经进入深部,岩体复杂的应力环境和地质环境对采场围岩稳定状态带来严峻考验,井下围岩稳定性和采场跨度的确定严重影响矿山的安全生产。基于前期岩体质量分级研究结果,采用Mathews稳定图法对不同级别围岩进行采场安全跨度的研究,得到了[BQ]分级法、RMR法和Q系统法所对应的各级围岩的最大安全跨度。根据理论计算跨度,对矿区300 m中段采场进路进行数值模拟分析,模拟结果证实了理论计算的可靠性。结合岩体质量分级的图表法确定的采场安全跨度在矿山开采中得到了成功应用,该方法对复杂围岩环境中采场参数的设计具有可行性。     

基于拓展的Mathews稳定图法和数值模拟的采空区稳定性分析

某铅锌矿经多年开采遗留下一些未处理采空区,为进行后续开采,现需对采空区进行稳定性研究。通过拓展的Mathews稳定图法、FLAC3D数值模拟软件进行研究,并基于Mathews稳定图法分析暴露时间对采空区稳定性的影响。以矿山三个未处理采空区作为研究对象,利用RMR和Q＇值进行岩体质量分级,根据获得的岩体力学参数,使用增加了稳定性等概率线的Mathews稳定图,计算出采空区顶板及上盘的稳定性及稳定概率;计算考虑暴露时间的采空区稳定性概率,进行比较;利用FLAC 3D数值模拟软件对采空区进行稳定性数值模拟分析,并与Mathews合成图得出的结果进行对比。结果表明：综合Mathews稳定图法和FLAC 3D数值模拟,6204采空区顶板评价结果为不稳定,其他采空面均为稳定;随着暴露时间的增加,采空区稳定性随之降低,且对岩性较差的采空区有较大影响;拓展的Mathews稳定图法与数值模拟可以相互验证,综合分析采空区的稳定性。     

Mathews稳定图法在萨热克铜矿小矿体进路开采中的应用

采场结构参数对上向进路采矿法的采场安全起到至关重要的作用。以萨热克铜矿小矿体为研究对象,采用Mathews稳定图法与工程地质调查相结合的方法,对进路结构参数进行优化。研究表明:该矿的小矿体平均节理间距为0.90m,平均节理密度为1.12条/m;节理裂隙产状较为集中,具有明显优势方位,倾角多在20°以内,对采矿工程的稳定性较为不利;该矿体的理论稳定数N=10.94,采场极限形状系数S=3,当采矿进路长度为80 m时,进路的理论极限跨度为6.49m。最终得出结论:为确保采场稳定性,萨热克铜矿小矿体上向进路设计极限宽度取6.0m。     

李家沟矿区超前开采安全技术要素分析

由于被迫在覆盖岩下放矿和矿体中夹石的大量存在,厂坝铅锌矿李家沟矿区出矿品位持续低迷;矿区902 m中段矿体品位高且赋存完整,超前回采该区域富矿可有效提升李家沟矿区出矿品位。根据902 m中段工程地质和矿体赋存特征,运用Mathews稳定图法,优化了采场极限暴露面积和结构参数。在对采空区塌陷大面积连锁冒落效应致灾机理分析的基础上,建立了地下开挖工程围岩系统的协同承载作用突变模型,分析了超前开采区域矿柱和顶板的稳定性,并提出了采空区嗣后充填和建立地监监测系统的安全措施。实践结果表明：结合Mathews稳定图法和有限元软件分析,可以实现数据的相互验证和决策,为李家沟矿区902 m中段超前回采提供安全保障。     

九仗沟金矿岩体结构面数字识别及稳定性分级*

岩体结构面分布特征是评价岩体稳定性的重要指标之一。借助先进的三维数字摄影测量系统(ShapeMetriX 3D)对九仗沟金矿+220m中段巷道围岩进行现场原位节理扫描,获取岩体产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上进行岩体稳定性分级,得出九仗沟金矿岩体等级为Ⅳ～Ⅴ级,巷道岩体稳定性均较差。实践证明,该研究为九仗沟金矿合理选择巷道支护形式提供了可靠的理论依据。     

急倾斜厚大矿体空场嗣后充填法矿房结构参数计算

针对大结构矿房空场嗣后分步充填开采急倾斜厚大矿体的安全性问题,将分步式矿房结构近似为连跨超静定三铰拱和单位面积长细压杆,并根据附加力、结构形变等因素作用,利用极限平衡理论和摩尔库伦准则,推导出矿房宽度b和跨度l的关系式以及阶段高度hcr的临界计算式。以田兴铁矿为例,利用模型得出阶段高度为50 m,一步胶结充填矿房取20 m宽,二步尾砂充填矿房在第一类和第二类矿柱位置处取16 m宽,在第三类矿柱矿房位置处取24 m宽,可保证井下安全生产。     

九仗沟通风系统优化改造及方案分析

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,矿井通风系统的优劣直接影响着矿井的安全生产、灾害防治和经济效益。嵩县山九仗沟金矿主要采用单翼对角抽出式通风系统,随着开采深度增加,现有通风系统不能满足矿井的安全生产。为解决上述问题,对九仗沟金矿通风系统进行优化改造,改良通风设备,进一步优化了通风效果,健全了通风调节机制,达到了预期目标,可为类似矿山通风系统优化提供借鉴。     

分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度的优化

采场跨度对矿山企业井下生产作业的安全性、经济效益以及开采效率影响重大.为选择合理的采场跨度,以安徽某铁矿为工程背景,运用FLAC3D 数值分析软件和数学方法对分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法两步骤盘区采场跨度进行了研究. 首先依据Mathews稳定图法计算结果,设计6组盘区两步骤采场跨度方案;然后利用MIDAS/GTS和FLAC3D构建相应仿真模型进行数值计算;最后基于Critic赋权法,引入采动效应参数和充填材料费用作为成本型评价指标,盘区生产能力作为经济型评价指标,对6组采场跨度方案进行安全性和经济效益综合评价. 结果表明:方案Ⅴ(一步骤采场跨度15 m,二步骤采场跨度17 m)在综合评价中评分最高,属最优的两步骤采场跨度方案,且在现场工业试验中能够较好地满足矿山生产的安全、高效和经济需求。     

Mathew法在矿房结构参数设计中的应用

阐述了Mathew法确定矿房结构参数的原理,及实际应用中的步骤。应用该方法确定了金山金矿各种采矿条件下的采场结构参数,试验性开采结果表明,矿房跨度12~16 m时,顶板安全有保证,未见顶板大块片落现象,单个矿房产量显著提高。