基于Mathews稳定图法的采场结构参数确定

采场结构参数是上向进路采矿法的关键参数之一,对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,采用工程地质调查、Mathews稳定图与理论计算相结合的方法,对进路结构进行参数优化。研究表明:小矿体节理平均间距为1.39 m,平均节理密度为0.83条/m,具有3组优势节理,分别为58°∠72°、87°∠71°、253°∠79°;该矿体的理论稳定数N=10.94,采场极限形状系数S=3;最终得出当采场长度为80 m时,萨热克铜矿小矿体上向进路设计极限宽度为6.0 m。     

基于Mathews图解法的采场围岩稳定性分析

针对国内某铜矿急倾斜中厚矿体采场的结构参数、矿体产状和赋存条件,采用Mathews稳定性图解方法分析了该矿-445 m中段1′03采场顶板、矿柱侧帮和围岩的稳定性,为采场结构参数设计优化提供了可靠的依据。     

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。     

基于MIDAS/GTS的上向水平分层充填法结构参数优化

利用MIDAS/GTS软件对杨林坳矿上向水平分层充填法的结构参数进行优化,包括采场结构参数及上向进路充填法进路规格的优化,以确定适合杨林坳矿体开采技术条件的采场结构参数。模拟结果表明,合理的采场结构参数为矿房宽15 m,矿柱宽10m;进路规格为3m×3m。合理的结构参数确保了矿山开采的安全,对同类矿山的生产设计工作有一定的指导作用。     

中厚倾斜矿体卸压开采设计数值模拟研究

针对谦比西铜矿矿体与近矿围岩稳定性差,受地压影响严重,进路屡遭破坏等问题,应用2D-数值分析软件,对不同开挖方式下岩体应力场变化规律和分布特征、卸压过程的力学机制、采场结构的及参数优化进行了数值模拟研究。结果表明,沿脉布置1条进路,增大空区跨度和减小空区高度的采场结构方式可以实现卸压开采的目的。在谦比西铜矿矿体所具备的倾角厚度条件下,进路布置在距矿体下盘6 m处,回采后可使下分段进路处的垂向应力降低18%,能够满足卸压及经济效益2方面的要求。     

基于Mathews图解法的空场嗣后充填采场结构参数优化研究

阿舍勒铜矿采深逐渐接近1 000 m,深部矿岩破碎且采场应力增大,导致采场稳定性问题日益严重。为了确保阿舍勒铜矿深部采场稳定,保证回采作业安全,需要基于工程地质资料优化采场结构参数。本文通过现场调研,获取了地下典型矿岩的单轴抗压强度,测量了-100 m中段的地应力,并对地下矿岩进行了岩体质量分级,进而采用Mathews图解法,针对采场沿走向布置和垂直走向布置对顶板和边帮开展稳定性分析,基于工程地质资料合理选取了岩石应力系数、节理方位系数和重力调整系数等,得到Mathews稳定性系数和容许水力半径的相关关系,最终分析确定了保持采场稳定的最佳结构参数：当采场宽度小于24 m时,采场顶板总能保持稳定;采场垂直矿体走向布置且侧帮矿岩为黄铁矿时,采场长度须小于22.50 m,若侧帮为凝灰岩时,采场长度须小于12.50 m。相关结论可为阿舍勒铜矿采场结构参数优化提供依据,并能为国内同类矿山采场结构设计提供参考。     

基于摄影测量的岩体结构面数字识别及采场稳定性分级

采场岩体结构面的分布特征是评价采场及其围岩稳定的重要指标之一。为此,借助三维数字摄影测量系统(ShapeMetrix 3D)对新城金矿-630 m中段采场岩体进行现场原位节理扫描,获取采场岩体结构产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上,结合地应力量测及岩石力学实验数据信息,采用巴顿岩体质量(Q)分类和岩体地质力学分类(RMR)方法对新城金矿的采场稳定性进行分级,并对2种分类方法的结果进行对比分析,得出新城金矿采场上盘、矿体以及下盘的岩体稳定等级为Ⅱ~Ⅲ级,采场总体稳定性均一般或者较差。该方法有效地对新城金矿采场稳定性进行分级,为合理选择采场结构参数及采场顶板支护形式提供可靠的基础数据。     

基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10～0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m³,质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m     

落凼矿分段空场嗣后充填法采场结构参数研究

分段空场嗣后充填法是两步骤开采,采场结构参数主要是指一步骤矿柱与二步骤矿房的结构尺寸。针对拉拉铜矿落凼矿区深部矿段地下开采遇到高地压释放致采场结构不稳定问题,采用RHINO-FLAC3D进行数值模拟的方法对矿区的采场结构参数进行研究。对落凼矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体采用两种不同的采场结构参数方案进行对比,用Flac3D模拟开挖,对采区内的塑性区进行统计与分析。研究结果表明：随着采深的加大,针对该矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体,一步骤矿柱采用50m×11m,二步骤矿房采用50m×25m的结构参数更加安全稳定。     

多层厚矿体上向进路充填法采场结构参数数值模拟

根据东沟铅锌矿矿体赋存地质特征,结合上向进路充填采矿法回采工艺特点,采用数值模拟软件FLAC~(3D),获得了Py-Zone和Zn-Zone矿体盘区内采场结构参数:最佳采场宽度分别为6m,4m,最佳采场长度均为30m,为东沟铅锌矿井下开采设计、生产和安全管理提供了理论依据。     

羊拉铜矿空场法采场结构参数数值模拟优化

针对羊拉铜矿里农矿段底盘漏斗空场采矿方法的采场不同暴露面积的稳定性,采用三维数值模拟的计算方法对陡峭地形多层矿体采场结构参数进行优化,分析不同采场结构参数情况下采场顶板产生的应力值、位移量和塑性区大小。结果表明,当采场斜长为40 m,采场宽度为30 m时,采场顶板的拉应力值和位移量最小,且出现的塑性区体积最少,采场顶板处于稳定状态。现场生产实践验证了最优采场结构参数的可行性和适用性。三维数值模拟计算方法对矿体开采起到一定的理论指导作用。     

某铜矿采场稳定性分析及结构参数优化研究

针对国内某铜矿急倾斜中厚矿体的开采技术条件和采矿方法,在矿山岩体工程地质条件研究的基础上,采用Bieniawski推荐的强度公式对采场矿柱、间柱的稳定性进行了分析计算,基于极限分析法和弹性力学小变形薄板理论方法分析了顶柱安全厚度,推荐了合理的采场结构参数,对矿山安全生产具有指导意义,并为类似矿山的采场稳定性分析和结构参数优化提供了理论依据.     

爆破振动在充填体中的传播规律研究

利用阿舍勒铜矿现有微震监测系统,在试验采场矿体和侧帮充填体内分别布置微震传感器,进行现场爆破振动测试,通过对实测数据收集并结合动载荷振动传播规律,计算得出爆破振动波在矿体中和充填体中的衰减指数分别为1.361和3.179,进而得到阿舍勒铜矿当前矿体、围岩条件下的振动波传播方程。根据爆轰压理论,分析和论证了采场爆破振动对两侧充填体稳定性的影响,最后计算得出了二步骤采场爆破孔网参数中的极限孔边距为1.5 m。     

某地下矿山采场与围岩稳定性三维有限元模拟研究

运用三维有限元模拟计算方法对某地下矿山6号矿体上向进路分展开采的采场和围岩稳定性进行了详细的计算分析，为该矿体选择合理的开采顺序和采场结构参数，有效的控制地压活动，保证安全回采提供了依据。     

谦比西铜矿西矿体采场结构参数优化

中非矿业公司下辖谦比西铜矿西矿体含铜品位较高,顶板破碎,为典型的缓倾斜中厚难采矿体,设计采用上向分层充填采矿法进行回采。为探求其合理的采场结构参数,利用有限元软件ANSYS对采场不同布置方式时围岩的应力变形状况进行分析,确定了采场垂直矿体走向布置为最优回采方案,设计出9种典型采场结构模型,对其模拟结果进行优化比较,最终确定了合理的采场结构参数,即 4.3 m矿房,4.0 m矿柱。     

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。     

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。     

某铜矿马头山矿体采矿方法优化选择

马头山矿床属接触交代矽卡岩型透镜状的铜铁矿床,矿体赋存条件和水文地质条件较为复杂,围岩构造破碎发育严重,均有较大程度的泥化现象,整体稳定性差。为提高资源利用率,在对现用采矿方法和试验采场数据进行总结的基础上,研究并提出适合该矿体的采矿方法:上向进路充填采矿法。叙述了该采矿方法的特点、采场布置及结构参数、回采顺序和通风系统。     

下向嗣后充填采场高度优化及充填配比参数设计

喀拉通克矿在350~405 m水平的矿体采用下向小分段空场嗣后充填法开采,目前采场跨度8 m,高度8 m时,采场稳定性较好。为提高矿山生产能力,增加经济效益,对采场结构参数进行优化。本文采用数值模拟手段,基于室内岩石力学试验结果,结合现场工程地质调查研究成果,制定3种模拟方案获得极限采场高度,并依据本矿山相关充填体研究成果进行优化采场充填配比参数初设。结果表明,在采场跨度8 m工况下,采场高度为14 m时,采场塑性区范围较大,位移突变较大,在采场高度12 m时,采场塑性区范围较小较为稳定,采场结构参数的优化可为矿山提高经济效益,安全防护提供可靠性的依据。