基于FLAC~(3D)的分级尾砂充填治理采空区研究

为避免采空区垮落对地表的生产建筑造成危害。根据某铁矿Ⅰ号铜矿带浅部矿体的特点及矿山的生产现状,用分级尾砂高浓度胶结充填的方式进行采空区治理。并利用Fl AC3D软件对采空区充填前后上部围岩的应力、位移变化和塑性区等进行稳定性分析。模拟结果表明,进行分级尾砂胶结充填治理采空区能够有效减少采空区围岩位移量,改善应力重新分布情况,从而维护矿山生产安全。     

某矿山采空区围岩和地表建筑地基稳定性分析

根据某矿山的采空区围岩的条件,建立三维有限元模型,运用三维有限元软件ABAQUS,对采空区围岩和地表建筑地基稳定性进行了数值分析,得到了采空区影响范围的位移场和应变分布规律。模拟结果表明,采空区存在破坏的可能。因此,对矿区内老采空区必须进行处理。同时结合采空区现状,建议中部采用粗骨料胶结充填,两翼采用尾砂胶结充填。     

吴集铁矿（南段）采空区稳定性及处理措施研究

针对吴集铁矿矿体赋存特点,主要从应力变化方面分析了采空区失稳冒落的危害、主要原因和影响因素,并提出了高浓度全尾砂胶结充填的采空区治理措施,充填料浆浓度及尾砂利用率高,为矿山治理采空区和充分利用矿山废料提供了依据。     

某矿山尾砂及废石胶结充填试验

为提高安全环保水平和矿石回采率,某矿山拟采用嗣后充填进行采空区治理和部分矿柱回收。根据矿山的环境特点,分别进行了尾砂胶结充填试验及掘进废石胶结充填试验。通过对理化特性检测和水泥胶结充填料的力学性能试验研究,确定了适合矿山的胶结充填参数。结果表明,在尾砂胶结充填料浆浓度为62%～68%,灰砂比为(1∶4)～(1∶8)时,能满足自流输送要求,28 d单轴抗压强度满足矿山充填体强度要求;矿山废石混合样制成的充填体强度高于单类废石样制成的充填体。矿山采用尾砂及掘进废石胶结充填采空区,回采部分损失的矿柱,进而提高回采率是可行性的。     

尾砂充填技术在采空区治理中的应用

采空区治理可以有效保障矿山生产安全,保护地表土地资源。针对某铁矿0 m标高以上的历史遗留采空区,运用电磁层析法和高精度磁法探测,采用细粒尾砂胶结充填治理,充填料浆浓度为60%,充填体抗压强度为3 MPa。采空区治理后地表没再发生塌陷,8个月的监测数据显示,水平和竖向最大位移值均为11 mm,地表变形趋于稳定,治理成效显著。     

尾砂胶结充填技术在紫金东坪金矿的应用

紫金东坪金矿井下的采空区多年来一直没有进行实际充填,采空区的危害逐渐显现,为了及时、安全、有效地进行采空区处理及回收矿柱,避免地表塌陷,矿山建设尾砂充填系统,采用胶结充填技术,处理矿山遗留采空区。通过实施尾砂胶结充填,降低了井下生产的损失率和贫化率,安全、高效回收地下资源,创造更好的经济效益和社会效益。     

甘肃某铅锌矿尾砂胶结充填试验研究

甘肃某铅锌矿建矿已有30多年,矿山现有尾矿库即将达到服务年限,矿山在不建新尾矿库的情况下,为新产生的尾砂寻找经济合理、安全环保的处置方式。经过多年开采,井下已存在大量采空区,矿山拟采用全尾砂充填采空区的方式解决尾砂堆存问题,同时对采空区进行治理。在保证尾砂输送至采空区后能正常胶结的前提下,寻求最经济的灰砂比,本文分别以水泥和新型胶结材料作为胶凝材料进行试验,确定最优的尾砂浓度、灰砂比和胶凝材料。通过试验,在满足充填体正常胶结的情况下,选用新型胶结材料作为胶凝材料所需要的灰砂比更小,充填成本更低,从而为矿山提供更经济、安全的充填方案,为矿山解决尾矿处置找到了更经济、安全环保的方式。     

冬瓜山铜矿采空区分布特征及充填治理方案设计

冬瓜山铜矿早期开采多采用阶段矿房法和浅孔留矿法,遗留了大量老采空区;该矿新区采用阶段空场嗣后充填采矿法生产,基本处于采充平衡状态,不存在采空区。结合现场勘查成果,详细分析了东、西狮子山矿段,大团山矿段,老鸦岭矿段,桦树坡矿段以及冬瓜山矿段的生产现状及采空区分布特征。在此基础上,结合矿山现有的充填系统,设计了采空区充填方案。研究表明:大团山矿段和桦树坡矿段宜采用灰砂比1∶6尾砂胶结充填和灰砂比1∶15尾砂微胶充填法进行采空区治理,老鸦岭矿段可全部采用灰砂比1∶15尾砂微胶充填采空区,冬瓜山铜矿新区宜采用灰砂比1∶6尾砂胶结充填和1∶15尾砂微胶充填采空区,也可与矸石充填法相结合对采空区进行治理。     

玲珑矿区多阶段遗留采空区群稳定性分析及治理

为了有效地治理地下遗留采空区,实现建设无尾矿山的目标,对玲珑矿区多阶段遗留采空 区群稳定性进行分析与治理。 首先采用固定梁理论、简支梁理论和载荷传递交汇线理论分析了采 空区顶板稳定性,并根据面积承载理论和矿柱强度公式分析了矿柱稳定性;其次运用FLAC3D 软件 分析了采空区围岩的应力、位移分布情况,进行稳定性评价;最后根据理论分析和数值模拟结果,将 遗留采空区群划分为稳定、较稳定和不稳定三个等级,并根据划分结果在G16采空区、47脉、50脉 及47-1脉废弃巷道开展了全尾砂胶结充填试验。 研究结果表明:G9、G17和G26采空区处于稳定 状态,G1、G2和G3等17个采空区处于较稳定状态,G6、G7和G10等6个采空区处于不稳定状态。 胶结充填试验结果显示:充填体固结效果良好,同时实现了选矿尾砂的地下安全处置。 在采空区治 理过程中,可根据采空区稳定性分析结果设计合理的治理方案。     

尾砂胶结充填在蔡家营锌金矿的应用

蔡家营锌金矿为了达到减少地表尾矿排放、回收矿柱、避免地表塌陷的目的,采用尾砂胶结充填法对井下采空区进行处理。使用选厂尾矿中大于27μm的部分作为充填原料。在分级尾砂中添加一定量的水泥,利用柱塞泵进行加压后,通过管路输送到井下空区进行充填。应用6年来,共计处理55万m3采空区,回收8万t矿柱矿量。结果表明,尾砂胶结充填法在矿山采空区处理方面具有很高的实用价值和推广价值。     

铁矿床滞留采空区充填治理顺序优化方法

结合典型矿山滞留空区现状,采用现场调研与数值分析结合的方法,反演矿山滞留空区形成过程,在分析围岩的力学响应规律的基础上,提出了以采空区围岩应力集中等级和地表变形影响程度为主要评价因素的铁矿床滞留采空区治理顺序优化方法。得出结论：①各水平空区的形成过程中地表沉降变化明显,由开始的局部小面积沉降发展到后期的成片大区域陷落区,空区正上方位移变化最大,沉降值范围12.8~162 cm。②各水平空区围岩以压应力为主,最大值发生在空区边帮位置,暴露面积大的空区围岩出现了拉应力,应为优先处理的对象。③提出的铁矿床滞留采空区治理顺序优化方法,对金属矿山地下滞留采空区的治理、矿柱回收、深部开采方案的制定及安全生产具有重要的指导意义。     

基于3DMine-Rhino-FLAC3D的多采空区对竖井的稳定性影响分析

矿山不断的深入开采,会遗留下大量采空区,采空区的失稳破坏势必会对位于移动带内的竖井稳定性造成影响,竖井的变形破坏不仅影响矿山正常生产,还将给人们的生命,财产和国家造成重大损失。随着高性能计算机和数值模拟技术的普及,为复杂采空区及竖井的稳定性研究提供了新的解决思路。为了解内蒙古某金矿竖井的稳定情况,在“三维网格堆砌法”的基础上提出了3DMine-Rhino-FLAC_^3D耦合建模的新思路,能够更加精准的反应地表、矿体和采空区的实际情况,提高计算的准确性。对竖井周围的应力、位移、塑性区等方面进行了分析,并提出两种可行的治理措施。1.发现该竖井在658m中段的变形量最大,最大位移量3.5cm左右；2.随着采深的不断加大,虽然在采空区周围的围岩应力有增大的趋势,但在开采过程中对竖井周围应力影响较小；3.通过开挖后主竖井周围围岩仍处于原岩应力状态,未出现剪切和拉伸破坏；4.对两种不同的治理方案治理后的采空区分析发现主竖井的变形速率明显减小,说明两种治理方案均能使井筒变形的到控制,有效提高竖井周围围岩的稳定性。     

沿空掘巷工作面矿压显现规律研究

为了研究沿空掘巷工作面矿压显现规律,分析了2105轨道巷支护设计技术参数,然后设置了3个测站进行围岩表面位移,顶板锚固区内、外离层值,锚杆（索）受力,研究了沿空掘巷工作面矿压显现规律。研究结果表明,沿空留巷后,围岩变形量小,围岩控制效果较好。研究为其他相似开采条件的沿空掘巷综放工作面提供了依据。     

复杂条件下不规则空区围岩冒落时空演化特征研究

复杂条件下不规则空区围岩冒落一直是裂隙岩体冒落研究领域的难点之一,岩性、断层、节理、空区形态及周边空区等条件越复杂,空区围岩冒落特性越难表征。石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区,同时该空区北侧还分布4个非法盗采诱发的隐伏空区,严重威胁了矿山安全生产。为此,提出了集三维探测、三维建模与三维数值模拟于一体的不规则空区围岩冒落范围预测方法。利用三维激光扫描技术探测空区形态与位置分布,在Rhino软件中利用复杂地层条件和空区最大不规则断面建立三维数值模型,基于3DEC研究周边空区开挖形成的采动应力影响下的M2主空区围岩时空演化特征,得到空区围岩最大冒落范围,并以空区水平截面半径和横向最大冒落范围之和确定安全隔离区半径,用以保障空区安全治理与周边矿体安全生产。研究表明：M2主空区围岩冒落活动在向上扩展的同时,也在沿矿体走向方向发展,且北侧围岩冒落范围远大于南侧。此外,通过开采安全隔离区外部南侧矿体,可有效利用已有采准巷道和中深孔穿孔工程,使该矿产能得到有效衔接。     

西天河下控水安全开采优化分析与评价

西天河下L3414工作面由于开采扰动,砂岩含水层下大尺度采空区围岩特性和应力状况都发生改变,给矿井生产带来巨大的安全隐患。基于现场全面的地质调查以及综合的力学试验结果,定量分析了河床下基岩柱断裂空间特征,划分了开采影响范围内覆岩类型,最后对采空区覆岩断裂高度进行了定量预计,并最终实现了安全开采。     

尾砂胶结物充填采空区围岩稳定性数值模拟

矿柱的安全回采及采空区处理直接关系到矿山的可持续发展与人员的安全。以内蒙古某矿区铁锌多金属矿山工程地质为依据,采用超声波测试技术,探测多次爆破下回采巷道围岩损伤累计增长规律,通过尾砂胶结物充填技术,以FLAC3D模拟巷道围岩在外界荷载作用下的受力情况,主要是应力、应变及变形位移量的分析,对矿山安全回采方面具有较为重要的理论意义和工程应用价值。     

开采深度对沿空掘巷围岩变形规律的影响

为研究开采深度对沿空掘巷围岩变形规律的影响,运用FLAC3D数值计算,建立了沿空掘巷数值计算模型,从巷道围岩应力分布、巷道围岩塑性区分布和巷道围岩表面位移分布3个方面分析了不同开采深度下沿空掘巷围岩变形规律,并成功指导了工程实践。     

某地下采空区深孔爆破崩落治理工程实践

以某地下矿山采空区治理为工程背景,根据采空区规模、开采方式、围岩条件等,提出了顶底板围岩深孔爆破崩落治理方案,采用崩落的围岩充填采空区,并设计了合理的深孔爆破参数。经过精心设计和施工,成功消除了采空区安全隐患,保证了矿山安全生产,同时积累了空区治理的工程经验。     

切顶卸压技术在浅埋大采高工作面沿空留巷中的实践

以S1201工作面为对象,进行了浅埋大采高工作面预裂切顶沿空留巷技术的实践应用研究,对切顶卸压沿空留巷工艺方案进行设计,并根据围岩位移、恒阻锚索受力监测数据分析从开始留巷到变形稳定的矿压显现规律.试验结果表明,切顶卸压沿空留巷工艺方案合理有效,能有效控制工作面巷道围岩的变形量.     

液压支护长壁法开采缓倾斜薄铁矿体围岩变形与破坏规律研究

基于缓倾斜薄铁矿体特征,提出用液压支护长壁法开采缓倾斜薄铁矿体新方法。以官店铁矿凉水井大庄矿段-8’至-16’线范围矿体为研究对象,采取相似模拟方法对围岩应力、位移和塑性区域变形与破坏规律进行实验研究;采用数值模拟对工作面采场围岩应力、位移和塑性区域变化进行模拟研究,并与相似实验结果进行对比分析。结果表明:围岩破坏具有明显间隙和突变性,断裂方向相互平行;位置不同围岩在垂直方向上断裂步距不同;工作面端部受剪切作用明显,空区顶部受拉作用突出;靠近工作面下沉值较小,呈抛物线型。