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。     

某铜矿采场结构参数优化

某铜矿现采用露天开采,考虑资源接替,须尽快实现地下开采达产,而合理的采场结构参数是矿山顺利实现地采达产的重要保证。根据铜矿赋存条件和矿体特征,分别设计了方案1(矿柱跨度为15m,矿房跨度为15m)、方案2(矿柱跨度为12m,矿房跨度为18m)和方案3(矿柱跨度为10m,矿房跨度为20m)。采用FLAC3D数值模拟软件对3种方案进行数值模拟研究,从位移、应力以及塑性区3个方面进行计算分析,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究表明:方案2既能保证采场安全,又可高效生产。研究结果可为国内外分段空场嗣后充填法推广应用提供一定的理论参考依据。     

深井硬岩矿山采场结构参数优化的数值模拟研究

本文利用有限元数值分析软件对深井硬岩矿山采场高度为80m,跨度分别为15m、20m、25m、30m四种工况下的采场稳定性进行了优化数值模拟研究,定量地计算和分析不同跨度下采场围岩的应力、位移和拉应力区的分布状况,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究结果表明:在深井硬岩矿山中,当采场高度为80m,采场跨度为20m时,采场围岩的受力状态与整体稳定性较好。研究结果给深井硬岩矿山采场设计提供了新的思路和方法。     

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。     

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。     

金属矿山嗣后充填采场顶板合理跨度参数研究及建议

根据河北某铁矿现有的开采技术条件,对该铁矿嗣后充填采场的结构参数进行了研究,采用材料力学“简支梁”理论计算及Flac数值模拟相结合的手段分析了采场顶板的安全合理跨度。理论计算合理跨度为18 m左右,数值模拟分析采用3种模拟方案,采用“隔一采一”的开采顺序,由此模拟分析了不同尺寸采场跨度条件下矿岩的应力分布、塑性分布及位移变化情况。结果表明,随着矿房跨度的增加,矿房顶、底板围岩的应力由受压状态逐渐转向受拉状态,尤其是当跨度达到20 m时,矿柱的塑性分布范围增加十分明显,矿柱剪切破坏的程度加大,增加了矿柱失稳的可能,所以采取矿房、矿柱宽度为18 m时是比较合理的,这和理论计算的结果是相符的,同时建议在回采过程中,要加强对矿柱及充填体进行应力应变监测,确保矿体的安全高效回采。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

基于灰色关联理论的采场结构参数优选

为了研究川口钨矿的采场安全性并确定合理的采场结构参数,应用MIDAS数值模拟方法,得出了不同采场结构参数下的顶板应力和位移,从安全角度初步确定了较优的采场结构参数。采用灰色关联理论,全面考虑影响采场结构参数的经济、技术、安全三类因素,建立了4种备选方案,计算出各采场结构参数方案基于评判指标的灰色关联度,分别为0.821,0.842,0.865,0.817,从而确定最优采场结构参数,即顶柱厚3 m,矿房跨度为15 m,矿柱跨度为8 m。实践证明,运用数值模拟和灰色关联理论优选采场结构参数的方法是科学可行的。     

下行中深孔空场嗣后充填采场结构参数优化研究

充填体下进行矿体回采时采场的稳定性至关重要,合理的采场结构参数对保障采场安全高效的回采起重要作用。以喀拉通克铜镍矿2#矿床东段矿体为工程背景,基于现场充填体假顶厚度,通过荷载传递交汇线理论、跨厚度比法、国外经验图表法和经验类比法预估采场极限跨度,并利用FLAC3D数值模拟软件对7m、8m和9m3种采场跨度方案进行数值模拟研究,分析不同采场跨度对围岩位移场与应力场变化及塑性区扩展规律的影响,确定在充填体假顶作用下最优的采场结构参数。研究结果表明:当采场跨度为8m时,既能保证采场稳定性,又能最大程度发挥采场生产能力。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC^3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场跨度开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果对类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

铜坑矿采场顶板稳定性理论分析与工程应用

针对铜坑矿空场采矿法的采场结构和地压特点,运用弹性理论和经验公式对采场的顶板厚度进行了分析研究,获得了采场跨度与顶板厚度的理论关系。并结合铜坑矿采场的工程现状,利用各种跨度计算方法,确定出了12~18m跨度下顶板的安全厚度值分别为7.83,8.77,9.73,10.64m,为铜坑矿的安全生产和采场参数优化选择提供了科学理论依据。     

南非Dilokong铬矿采场结构参数优化

南非Dilokong铬矿矿体含铬品位较高,为典型的缓倾斜薄矿体,设计采用房柱采矿法进行回采。针对Dilokong铬矿缓薄矿体的开采技术条件及采矿难题,为探求其合理的采场结构参数,实现现场的安全、高效开采,研究采用正交数值模拟试验,选取了矿房长度、矿房跨度、点柱尺寸和点柱间距4个因素,正交设计了4因素3水平9种采场结构参数模型的试验方案。通过FLAC3D软件对不同方案的围岩应力及位移分布数值模拟结果的对比分析,研究各参数对采场稳定性的影响及优化采场结构参数。试验结果表明,矿房跨度及点柱尺寸是影响采场应力集中和位移变形的重要参数,并确定了合理的采场结构参数,即矿房长度50 m、矿房跨度26 m、点柱尺寸5 m×5 m及点柱间距2 m,研究结果对现场下阶段矿体的回采具有指导借鉴意义。     

基于Mathews图解法急倾斜采场暴露面冒落分析

针对地下矿山采场结构参数设计中常用方法未能将结构面对岩体的稳定性影响充分考虑等问题,以云南省某铁矿实际情况为基础,通过对矿山上盘围岩进行结构面调查和分析,并应用Mathews图解法对急倾斜采场暴露面冒落问题进行研究,计算得出采场巷道不稳定极限跨度为4.37 m,上盘不稳定暴露面积为366 m~2,可以对矿山采场现在出现的一些零星冒落现象做出合理解释。针对采场冒落现象,根据采空区缓冲垫层设计的经验公式,得出冒落垫层厚度为2.7 m的计算结果。研究结果在该矿山实际生产、采场参数优化方面存在一定的指导意义。     

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。     

不同地质条件下的采场结构参数优化

为了确定不同地质条件下较为合理的采场结构参数,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对不同矿岩稳定性条件下的采场跨度进行选择与优化。以程潮铁矿西区作为研究的工程背景,采用简支梁理论、矿房宽度计算公式对合理跨度与临界跨度进行了计算,并通过FLAC3D数值模拟软件对不同跨度参数的采场稳定性进行了分析。结果表明：矿岩条件为稳固、中等稳固、稳固性较差时的矿房合理跨度分别为18.87、14.93、8.08 m。多矿房回采,位移及拉应力的最大值通常出现在区域中间部位,且矿房跨度的增加极易引起开采区域最大沉降值的迅速增加。矿柱顶板沉降值对矿房跨度也非常敏感。数值模拟结果与理论计算值相符,这表明数值模拟能很好地反映地下开采的真实状态,为采场结构参数确定提供依据。     

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。     

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。     

复杂环境下采场结构参数优化与自适应表征分析

复杂矿体条件下的采矿结构参数是矿山合理安全开采的关键。以卧虎山矿29线附近矿体为研究对象,运用3DMine-Midas-Flac3D耦合建模数值模拟技术,精细化构建三维实体和网格模型,考虑采场跨度和高度,均匀设计15组试验方案,以岩体力学参数的中间值为计算基础参数,获得不同采场跨度和高度下采场的拉压应力、位移和塑性区分布规律,从复杂条件的参数区间自适应优化采场结构参数。研究结果表明:①矿体开挖后,采空区顶底板出现了拉应力集中,特别是在两个采空区之间所留下的间柱之间、回采采场中间的矿柱是塑性区集中区域;②分析各方案中一步骤采场回采完毕后采空区的稳定性状况,确定方案七和方案十二的采场稳定性较好;③对采场不同结构参数下自适应性表征分析,得出方案七的自适应性更强,为最佳采场结构参数,即采场长30m,跨度12. 5m,高度12. 5m,预控顶高度3. 5m。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。