充填体下矿体回采顺序数值模拟优化研究

结合矿山的采矿方法及矿体赋存特征,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了三维数值模型,对矿体在大体积充填体下的回采顺序进行了模拟研究,根据计算结果,从应力、位移及塑性区3个方面对不同的方案进行了比较分析,进而确定从中间向两翼的回采顺序为最优回采顺序,并针对矿山在未来开采中可能存在的问题提出了合理建议,分析结果对矿山的安全生产有重要的参考价值。     

大厂91号矿体矿柱回采顺序优化

运用弹塑性有限单元法对广西大厂９１号矿体矿柱回采顺序进行了数值模拟优化研究。从岩石力学的角度，得出了该矿体最佳的矿柱回采顺序。     

充填体下水平矿柱回采方案研究

安庆铜矿在生产过程中为确保高中段回采安全,在-385~-400 m之间留有约15 m厚的水平矿柱。随着开采深度加大,预留矿柱量越来越多,为最大限度地回采矿石,现对水平矿柱进行回采。根据工程实际情况,对水平矿柱的回采方法提出上向中深孔嗣后充填,下向中深孔嗣后充填,上向进路分层充填3种方法,3种方法在回采效率和安全性上进行对比,着重考虑回采过程安全性,建议采用上向进路分层充填法进行回采。同时,针对上向充填法的回采顺序提出中间向两翼,左端向右端,右端向左端,两翼向中间等4个方案,耦合surpac与FLAC3D构建矿区数值模拟分析模型,对该4个方案在-385 m中段进行开挖模拟运算。分析结果得出：两翼向中间回采方案垂直位移量最小、最大拉应力较小、塑性区域最小,为最优回采方案。     

充填假顶下采场稳定性分析及回采顺序优化研究

在进路式胶结充填采矿中,充填假顶下采矿巷道稳定性问题是井下开采的重大安全性问题。针对贵州锦丰金矿230中段充填假顶下采矿巷道稳定性问题,采用岩石力学数值模拟软件(Phase2)对采区建立数值分析模型进行稳定性分析,模拟回采顺序为从西向东单向回采、从中间向两边同时回采及从两边向中间同时回采下的采场进路稳定性。研究表明:3种回采方式下最大变形量发生在充填体与围岩交界处,进路顶板变形量均较小(10 mm～15 mm),局部出现剪切及拉伸破坏,整体处于稳定状态。为提高采矿效率,最终选择从中间向两边同时回采的回采顺序,同时采用管缝式锚杆+钢网+湿喷混凝土对采场进路进行加固,确保采矿作业安全。实践表明:采用从中间向两边同时回采的回采顺序安全可行,回采过程中采场处于稳定状态,采矿效益较单向开采提高了约65%。     

某矿梭形隔离矿柱的回采方案优化

为安全高效回采某矿的梭形隔离矿柱,基于FLAC~(3D)数值模拟方法对隔离矿柱回采方案进行了优化研究。在预留顶柱条件下分析了梭形矿柱的回采顺序对整体开采安全性的影响,分别从应力场及位移场变化方面对比了从中间向两端(方案1)和从两端向中间(方案2)2种回采方案。结果表明,方案1的采场变形与应力分布相协调,而方案2会在部分采场造成应力集中,顶板易发生多点弯曲和反向弯曲,危及采场回采安全,最终推荐方案1,即从中间向两端回采。生产实践证明,采用推荐方案可多回采矿量50.52万t,增加销售收入9413.5万元,增加税后利润4888.1万元。     

盘区隔离矿柱回采顺序数值优化

为充分回收矿产资源、提高资源利用率,有效回收暂留盘区隔离矿柱是某大型铜矿必须考虑的一个重要问题。在保障首采区矿房、矿柱采场安全高效开采的同时,为了安全高效回收暂留的盘区隔离矿柱,需要确定合理的盘区隔离矿柱回采顺序。基于地下矿山卸压开采思想,结合矿山实践经验,确定了盘区隔离矿柱回采应该遵循的原则,提出了3种备选回采方案。采用数值模拟方法分析了盘区隔离矿柱不同开挖顺序下采场围岩的力学响应特性,优化了盘区隔离矿柱的回采顺序,为盘区隔离矿柱安全高效开采提供了技术支撑。     

傲牛铁矿三采区充填体稳定性及间柱回采顺序研究

随着傲牛铁矿三采区矿柱的回采,矿房充填体失去矿柱的侧压限制且暴露面积越来越大,充填体的受力条件发生改变,影响其稳定性,为此需要进行充填体的稳定性及回采顺序优化研究。结合傲牛铁矿的矿岩物理力学性质和矿柱回采方法,对矿房充填体建立力学模型,分析充填体在开采时受力的稳定性,计算充填体的极限自立高度;同时根据现场情况,提出了2种间柱整体开采顺序方案和2种中段间柱回采顺序方案,并对其进行了数值计算分析。计算结果表明:在整体开采间柱顺序上,从下至上开采最优,应力集中程度低,安全性高;在265 m中段间柱开采顺序上,先开采(1)、(3)、(5)间柱,再回采(2)、(4)间柱,位移变化较小。研究成果为现场的间柱回采提供了理论依据。     

安庆铜矿高阶段矿柱回采的充填体稳定性研究

安庆铜矿采用大直径深孔采矿法两步骤回采矿房、矿柱，其回采高度近１２０ｍ。充填体稳定性是高阶段矿柱回采过程中一个关键性技术难题。为确保尾砂胶结充填体质量，进行了充填料配比、管道输送、相似材料模型、采场充填体质量检测等试验。在矿柱回采时采取了调整落矿爆破参数、实行强化出矿与强化充填等措施，使高阶段矿柱回采得以顺利进行。     

盘区矿柱回采方案的优化研究

盘区矿柱回采厚度是影响资源回收率的重要因素之一。合理的盘区矿柱回采厚度不但能够提高资源的回收率和经济效益,而且能够降低矿柱回采过程中的安全风险。在提出不同的回采方案的基础上,对岩体力学参数进行合理的折减处理,并通过自下而上的三维实体建模技术建立分析模型,并在分析中以摩尔-库伦岩土模型为破坏准则。采用FLAC3D分析软件对盘区矿柱不同的回采厚度进行数值模拟分析,研究盘区矿柱及其周围采空区围岩内应力和应变的变化规律。通过对盘区矿柱不同回采厚度模拟结果的分析比较,确定了盘区矿柱合理的回采厚度,能够保证盘区矿柱安全的回采。最后通过技术经济分析比较,综合考虑技术、经济和安全等多方面因素得出结论,选择其中的最优回采方案。     

矿山隔离矿柱回采稳定性分析及开采方案研究

冬瓜山铜矿在进行完大规模1步骤矿房回采和2步骤矿柱回采后,形成了大量的采空区和充填采场,致使岩体应力分布十分复杂,盘区隔离矿柱的回采条件已发生根本性改变。通过对开采状态的调研分析,以52-54线隔离矿柱为例,提出了2种隔离矿柱回采方案,从开采难度、矿石回收率、采切工程量等方面进行了对比分析,并结合数值模拟软件FLAC^3D对2种矿柱回采方案进行了模拟。模拟分析显示：方案1隔离矿柱在回采过程中侧壁出现了较大的位移,容易形成侧壁垮塌,并且其塑性区面积较大;方案2在隔离矿柱回采后,采场侧壁位移很小,对于在回采过程中出现的应力集中区域,减小矿房跨度,避免矿壁受到进一步破坏,回采作业对围岩的影响最小。通过综合比较,认为方案2较为合理,为可行性较高的方案。     

红透山铜矿深部采场回采顺序的数值模拟及优化

针对红透山铜矿处于高应力环境下的深部采场,为确保回采过程中的采场稳定性,通过数值模拟探讨合理的回采顺序。基于矿山实际生产条件,提出6种回采方案,并采用FLAC3D进行数值模拟计算,分析不同方案回采过程中的应力、位移分布特征。计算结果表明：方案六所处的应力环境最为有利,安全性最高,矿柱明显起到了缓解顶板应力集中的作用,顶板、帮壁处是应力最为集中区域;方案二在回采过程中竖向位移最小,但在最终状态各方案位移较为接近。综合考虑,方案六为最优回采顺序。     

破碎围岩条件下预留矿柱开采对充填体稳定性的影响

为研究预留矿柱开采对其上部充填体稳定性的影响,结合某金矿矿岩赋存条件,采用考虑封闭系数的矿柱开采经验公式,提出开采尺寸为180 m×15 m×20 m（走向长度×高度×宽度）的矿柱开采方案。利用MAP3D软件对590~605 m水平间矿柱开采进行数值分析,结果表明：在一般原岩应力情况下,矿柱完全开采后上部充填体仍保持稳定;在较差原岩应力情况下,矿柱完全开采后上部充填体受压作用明显,可能发生失稳破坏。应用极限平衡方程对矿柱开采经验公式进行修正,提出通过减小采场跨度及加强支护的方式,降低对充填体单轴抗压强度的要求,能保证预留矿柱的安全回采和上部充填体的稳定。研究结果可为其他类似矿山提供设计思路。     

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。     

煤柱与充填体耦合作用力学机理研究

建立了煤矿充填巷采中煤柱与充填体耦合作用的力学模型,应用R its法解出了煤柱与充填体耦合作用的弹性解,分析了在充填与不充填情况下煤柱宽度对煤柱位移的影响,得到了煤柱最大水平位移随煤柱宽度及充填体的弹性模量的变化规律。应用Burger流变模型,求出了煤柱与充填体耦合作用的粘弹性解,分析得到了煤柱最大水平位移随时间的变化规律,以及煤柱最大水平位移随着充填体弹性模量及煤柱宽度的变化规律,可为充填巷采工程设计和研究提供参考。     

冬瓜山铜矿隔离矿柱开采方法及稳定性分析

叙述了冬瓜山铜矿采用大直径深孔嗣后充填开采法进行多个采场同时开采,嗣后一次全尾胶结填充采空区的做法;同时通过数值计算软件模拟3种采场结构参数,分析采场的稳定性。计算结果表明：当采场长度越长,采场宽度越大时,围岩里面的最大主应力越大;当采场宽是14 m,长是28 m,永久矿柱厚度是4 m时,采场塑性区范围最小;此组参数被定为隔离矿柱的最终采场结构参数,实现了隔离矿柱的安全高效开采。     

某矿山特大采空区下矿体回采方案研究

某矿在长期使用空场采矿法中形成了特大采空区,给矿山生产带来了安全隐患。针对这一难题,根据矿山实际的矿体赋存、开采技术经济条件以及空区特征,对空区下矿体回采方案进行了分析与研究,提出了空场嗣后充填采矿法和上向水平分层充填采矿法2种回采方案。考虑到矿山的实际情况,空场嗣后充填采矿法较优,但矿山空区情况已经不容乐观,应及时对空区进行充填处理。     

新城金矿中段顶柱盘区回采顺序优化

针对新城金矿-580 m中段顶柱的安全高效回采问题,提出4种盘区回采顺序,对不同的回采顺序方案进行优化研究。首先,利用3GSM非接触数字扫描系统对-580 m中段采场顶板和两帮进行结构面调查,并依据Hoek-Brown强度准则得到岩体的物理力学参数;其次,构建含有巷道、假顶等在内的三维可视化模型并对回采过程进行数值模拟。最后,通过对比分析不同回采顺序条件下采场等关键部位的应力、位移的动态响应特性,并结合各方案顶板的破坏情况,确定了最优的回采顺序。模拟结果对新城金矿顶柱盘区的安全回采具有一定的参考价值。     

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体,在矿体上部残留有大量未回收间柱,该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况,采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中,对开采现状的模拟表明,138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度,说明该中段暂时处于稳定状态,可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明,间柱回收后,区域内的应力值较回收前有一定 的增长,但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法,说明削柱法方案优于抽 柱法方案;削柱法回采间柱后,该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度,应在回采完毕后,对 残余矿柱进行加固处理。