地下采场稳定性数值模拟研究及结构参数优化

采场回采顺序及结构参数对提高采场回采安全性,降低回采损失、贫化率,提高回采效率有重要意义。利用FLAC3D数值分析软件,对不同结构参数采场稳定性进行数值模拟分析。通过对矿柱及围岩的应力、应变及破坏特征进行分析,得出不同采场结构参数条件下采场的应力、应变及破坏特征变化规律,最终确定合理的回采顺序及采场结构参数,提高采场回采安全性及回采效率。     

基于正交试验与数值模拟的马郡城铁矿采场结构参数优化

金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC^3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。     

红岭铅锌矿采场结构参数数值模拟与优化

为优化红岭铅锌矿阶段空场采矿法采场结构参数,选取采场长度、间柱宽度和顶柱厚度3个因素,每个因素取3个水平,用正交试验原理设计了9个数值模拟方案。对每一个方案用Midas耦合Flac3D进行数值模拟分析,揭示了用不同采场结构参数开采过程中采场最大主应力、z方向最大位移、间柱和顶柱塑性区贯通状况等力学演化规律。研究结果表明,顶柱安全厚度随采场长度增加而增高,最大主应力位置发生在采场角点位置,最大位移位于采场顶板中央,若间柱发生破坏,上盘围岩最大位移会向间柱方向移动,相邻两矿房塑性区有贯通的趋势。综合分析9个方案的数值模拟结果,考虑安全性和经济性,采场长度50 m、间柱宽度10 m、顶柱厚度15 m为红岭铅锌矿最优采场结构参数。     

基于多因素正交设计法采场结构参数数值模拟研究

以某铜矿V#矿体为例,采用多因素正交设计法对采场结构参数进行了有限差分数值模拟研究,得到位移、应力和塑性区分布情况的多个指标。通过比对法求得多指标模糊权重值,从而得到位移、应力综合评价指标来对采场稳定性进行分析评价,最终确定合理的采场结构参数。对类似矿山问题以及其他领域的多因素、多水平和多指标问题有重要的参考价值,对矿山安全生产起到科学的指导作用。     

地下矿山采场结构参数的核主成分分析法优化

针对华联矿业卧虎山矿地下开采工程技术条件, 采用正交法设计了9组试验方案, 基于Dimine-Midas/GTS-FLAC^3D耦合技术建立了采场计算分析模型, 获得了不同参数下采场的力学特征值, 确定了最大拉应力等9个评价指标, 利用核主成分分析法建立了采场结构参数的综合评价模型, 基于评价函数值优选采场结构参数。结果表明, 运用正交试验, 有效减少了计算的工程量, 提高了分析效率, 获得了不同采场结构参数和充填强度下的力学特征值; 核主成分分析方法确定最优采场结构参数为矿柱宽3 m、采场宽10 m、矿柱高12.5 m、充填体弹性模量0.1 GPa; 与主成分分析法结果对比, 2种方法评价结果基本一致, 证明了核主成分分析的适用性, 更加突出了多因素的综合评价特征。     

基于指标满意度的采场结构参数敏感性数值模拟研究

为了研究采场结构参数敏感性的问题,提出一种基于指标满意度的多指标综合评价模型,以青龙沟金矿为工程背景,基于矿体厚度变化大的特点,选取采场长度和宽度2个因素,建立12个数值模型方案,选取上、下盘超挖深度和顶、底板位移量进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析。研究结果表明:采场长度和宽度对采场稳定性的敏感度分别为0.137和0.255,采场宽度对采场稳定性较敏感,随着采场长度和宽度增加,综合满意度逐渐降低,采场也越不稳定。但当矿体厚度较大时,采场应垂直于矿体走向布置,这样可以有效控制采场宽度对采场稳定性的影响。     

某石灰岩矿采场结构参数数值模拟研究

为提高石灰岩地下矿山采矿效率和资源回收率,在某石灰岩矿开展了中深孔房柱法试验研究。采用三维数值计算软件ANSYS和FLAC3D进行了中深孔房柱法采场结构参数优化和稳定性数值模拟计算,通过计算确定的最优方案的采场结构参数为:矿房宽度15 m,间柱宽度13 m,底柱厚度15 m。数值模拟计算结果与理论基本一致,表明数值模拟方案的设计、模型的建立和参数的选择具有一定的合理性。     

基于正交模拟的采场结构参数研究

针对某铅锌矿现有的采场结构参数不合理的情况,采用FLAC3D正交试验对采场的顶柱厚度、矿房走向长度、间柱厚度进行模拟研究,建立了多指标综合评价模型,针对各个指标进行满意度分析,并通过回归曲线分析得出了最佳的采场结构参数。研究结果表明:在间柱厚度为12 m,矿房走向长度为38 m,顶柱厚度为8 m时,模型综合满意度指标处于高峰值,结合矿山实际生产条件,此时的采场结构参数对矿山实际生产具有指导意义。     

铁路下矿体采场结构参数数值模拟研究

结合安徽省某矿8线以东-144 m水平以上矿体,利用ANSYS有限元软件对拟采用的机械化上向水平分层充填采矿法的结构参数进行多方案模拟,最后对应力、变形及采场顶板的安全性进行综合分析,得出最优的采场结构参数。这种利用数值模拟的方法,可以有效地得出有价值的结论,有利于指导矿山安全生产。     

三山岛新立矿区采场结构参数优化研究

新立矿区是我国第一个进行海底开采的硬岩矿山.针对其海底复杂特殊开采技术条件,本文采用工程类比法、理论计算和正交试验,通过ANSYS数值模拟手段,研究了不同的采场结构参数对采矿作业安全、资源回收等的影响,对点柱结构参数进行优化,从而为采矿方案设计提供了理论依据.     

某铁矿无底柱分段崩落法最优结构参数研究

分段高度、进路间距及崩矿步距是影响无底柱分段崩落法的三个重要因素。结合江西某铁矿生产条件,运用PFC3D数值模拟软件,对通过正交组合试验确定的9组不同的结构参数模型进行放矿模拟。对试验结果进行分析,推荐该铁矿采场采用的最优结构参数为分段高度14m、进路间距16m、崩矿步距3m。     

采场瓦斯运移规律仿真模拟研究

基于工作面上隅角瓦斯容易积聚、回风流中超限问题,利用Fluent仿真模拟方法,建立综放面采场瓦斯运移的数学模型,对采场使用局部通风机吹散上隅角瓦斯和瓦斯尾巷调节上隅角风流进行仿真模拟,分析得到:当局部通风机风速为20m/s时对上隅角瓦斯扰动性效果最好;确定工作面供风量为1900m3/min和尾巷步距为50m时防治上隅角瓦斯效果最佳.数值仿真研究结果可为上隅角瓦斯治理提供一定的理论参考.     

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。     

某地下矿山分段空场法地下开采对上覆岩层稳定性影响分析

为了确保某矿山生产中分段空场采矿方法安全使用的可靠性及合理性,要对采场结构参数进行优化,这对提高矿山生产效率、降低生产成本和保证矿山生产安全起着重要的作用。根据某矿山开采技术条件,针对不同的采场结构参数,采用FLAC3D数值模拟软件模拟了不同采场长度条件下的应力、塑性扰动区范围的大小,确定采场最适用、最合理的长度为50m,同时分析了地下矿体开采对上覆围岩稳定的影响,为矿山的安全高效生产提供依据。     

护顶层保护下采场结构参数优化研究

为了实现护顶措施控制下采场的结构参数优化，采用大型有限元分析软件——ANSYS对康家湾矿深部典型采场顶板的稳定性进行数值模拟、分析，根据结果对当前采矿方案提出修正和调整建议，以便更清楚地掌握深部地压发展变化规律，有效进行地压管理，实现深部顶板不稳固矿体的安全开采。     

巴鲁巴铜矿采场结构参数优化数值模拟研究

中色卢安夏铜业有限公司巴鲁巴铜矿矿体北翼陡倾角矿体目前已基本回采完毕,余下资源主要为缓倾角矿体。针对缓倾角矿体的回采,尝试过多种采矿方法,但均未收到良好的效果。目前使用单分段崩落法,此采矿方法主要问题为采矿贫化率过高。为解决此问题,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,对计算结果进行比较,最终确定了适合采场的结构参数,即凿岩道布置在矿体下盘3m的位置,凿岩道间距设置为12m。实践结果表明,采用优化后的结构参数,贫化率由原来的33.35%降至24.24%。该研究为工程领域采场结构参数优化设计提供了一种新的方法。     

采场结构参数优化的数值模拟研究

根据塘子凹矿段采区实际情况,借助于DIMINE软件三维可视化建模和FLAC-3D三维力学分析软件,通过采用三维有限元数值模拟计算方法,对塘子凹采场的3种结构参数和3种开采顺序等五种方案,进行了不同开采时期的优化分析和比较,分析计算了各种模拟方案的应力及位移变化规律,得到了采场的最佳结构参数。     

煤矿地下水库煤柱动力响应与稳定性分析

参考借鉴地面水库坝体抗震安全评价的相关研究,构建了煤矿地下水库相似材料模型平台,进行了不同烈度条件下的动力破坏试验研究,并利用摩尔库伦模型对坝体在地震作用下的动力响应进行了数值仿真,研究了坝体的地震破坏形态、抗震薄弱环节以及影响因素;同时对同等条件下的地面水库坝体进行了模型试验和数值模拟,对比分析了地下水库与地面水库的抗震安全性。结果表明:物理模型试验和数值模拟得到的动力响应较为接近;在地震波逐级加载的过程中,由于受到顶底板约束,煤矿地下水库坝体晚于地面水库坝体进入塑性工作状态,验证了煤矿地下水库坝体较地面水库坝体具有更好的抗震安全性。在此基础上,提出了煤矿地下水库坝体安全系数概念,对比分析了同条件的煤矿地下水库坝体和地面水库坝体的安全稳定性。     

围岩力学参数对巷道变形与破坏影响的正交数值模拟试验研究

选取内摩擦角、黏聚力、泊松比、抗拉强度和弹性模量5个因素,采用正交数值模拟试验方法,研究了围岩力学参数对巷道变形与破坏的影响。试验结果表明:对巷道表征变形量影响大小次序依次为黏聚力抗拉强度弹性模量内摩擦角泊松比;对围岩塑性区体积影响大小次序依次为黏聚力内摩擦角弹性模量泊松比抗拉强度。该试验结果较好地反映了理论分析结果,表明该方法不失为研究巷道变形与破坏的一种有效方法。