北露天煤矿最终境界边坡的稳定性分析

义马煤业公司北露天煤矿拟引进澳大利亚螺旋钻机开采技术回收最终境界边坡下压煤，而到界边坡的稳定性问题是该技术能否应用的前提条件。运用有限元数值模拟方法，对北露天矿西部到界边坡的稳定性进行了分析，揭示了边坡的变形形态特征和变形机制，为进一步研究钻孔布置优化方案的设计提供了依据。     

露天矿端帮采场边坡变形失稳特征与支撑煤柱稳定性判别方法北大核心

针对端帮煤开采引起的端帮采场边坡变形失稳问题,以我国鄂尔多斯地区露天矿端帮煤开采工程实践为背景,建立近水平条件下端帮采场边坡岩体移动破坏三维数值分析模型,模拟再现了煤层采出-采硐群形成-巷间煤柱破坏-边坡变形破坏全过程,揭示了端帮采场支撑煤柱与边坡岩体的移动破坏特征,探明了边坡发生变形失稳的关键部位和触发条件;在特征规律研究的基础上构建了端帮采场支撑煤柱承载模型,提出了基于尖点突变理论与安全系数评价法的支撑煤柱稳定判别方法。工程应用结果表明:该方法可在保证边坡稳定的前提下进一步提高端帮压煤回采率至60%以上。     

采空区下薄煤层螺旋钻机采煤技术

大安山矿 680 m水平轴9槽煤为缓倾斜近距离薄煤层开采.在开采9下槽煤层时,设计采用螺旋钻机采煤方法及其钻采的工艺技术参数,用FLAC软件对钻孔间不同煤柱宽度的煤柱应力和变形情况进行了数值模拟研究,得出了合理的煤柱宽度值.设计了劳动组织形式及工作面主要技术经济指标,指导井下的生产实践.     

露天矿露井协调开采边坡变形破坏机理研究

露天矿开采诱发滑坡是采矿工程中经常出现的重大工程地质问题之一,矿区滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体。某露天矿采用露天与井工协调开采,其露天开采边坡的变形机理与稳定性研究对开采方案设计和地质灾害防治具有重要意义。本文采用FLAC数值计算方法,研究了某露天矿边坡变形破坏机理,确定了该露天矿南帮在应用露井协调开采下边坡变形破坏机理。结果表明,当露天开采后进行地下开采时,地下开挖对边坡岩体变形破裂过程的影响表现为岩体失效变形和结构破损进程的加剧,其煤层覆岩的变形破坏规律随着煤层埋深的增加以及边坡保护煤柱的缩短而变化,因地下回采所造成的边坡岩体偏态沉降的变形移动范围将进一步偏向边坡临空面方向一侧。     

近距离下煤层开采顶板稳定性影响因素的数值模拟

以乌达煤田近距离煤层平错式布置开采为工程背景,采用数值模拟软件模拟了采空区下近距离下层煤开采时,综采面顶板稳定性与间隔层厚度和上层煤柱宽度之间的关系。研究结果表明,煤层间隔层厚度越小,对采场顶板稳定性影响越大,当间隔层厚度小于1 m时,顶板不能自稳,必须采取加固措施;上层煤层遗留煤柱宽度越大,下层煤上部的应力集中系数越小,而且遗留煤柱宽度对煤柱外采空区下顶板稳定性的影响范围相差不大。     

井工开采扰动对露天矿边坡稳定性影响研究

为充分回收露天煤矿端帮煤炭资源,在端帮边坡下采用井工开采具有重要意义。通过研究井工开采过程中岩体变化特征,分别分析了逆坡开采和顺坡开采过程中端帮岩体变形及移动特点,分析了保护煤柱对露天矿端帮井工开采过程的重要性,并给出了露井联合开采条件下边坡稳定性计算公式。采用有限元数值模拟方法,分别分析了顺坡开采和逆坡开采时端帮边坡稳定性及岩层顶板沉降量,经过分析确定:顺坡开采比逆坡开采对边坡稳定性影响较小,且预留保护煤柱在一定程度上能控制顶板变形。     

基于端帮开采的边坡稳定性及巷道布置形式优化研究

为高效、安全回采露天矿开采后端帮大量压煤,查明端帮开采下群巷效应所引起的边坡变形和应力重新分布特征,保证边坡稳定安全;以某露天矿为工程背景,通过分析端帮开采煤柱应力分布特征来确定合理的端帮开采煤柱设计参数;采用Midas GTS NX有限元数值模拟来研究端帮采煤所引起边坡的受力和变形特征及验证边坡稳定性;进一步通过优化采巷布置形式来提高回采率。研究结果表明:对于端帮厚煤层开采而言,煤柱强度、尺寸及采巷布置形式是影响边坡稳定性的主控因素;单、双排采巷布置下整体边坡安全系数分别为1.21、1.14,边坡安全性降低,但仍能够满足安全系数要求;端帮压煤回采率将提高5%,能够有效回收端帮压覆资源量。     

内排土压脚回填技术在安家岭露井联采中应用

为治理安家岭矿区露天边坡滑坡及井工矿开采巷道变形,采用FLAC数值模拟,详细分析了内排土压脚回填前后安家岭露天矿边坡及在该边坡下布置的井工矿巷道围岩的应力场及位移场变化规律,并重点分析了不同回填高度对边坡及巷道稳定性的影响。研究结果表明,回填至标高+1358.8m后巷道破坏区不再与前端煤柱破坏区相连通,回填至标高+1393.6m后边坡及巷道围岩的水平位移减少幅度超过60%,煤柱承载力弱化比例明显降低。     

切顶卸压自动成巷无煤柱开采切缝钻机关键技术北大核心

为解决切顶卸压无煤柱开采技术顶板预裂钻孔成孔效率低、钻孔角度调节偏差大、钻孔保直率差等问题,研制了ZDY2-300LM型切缝钻机,研究了切缝钻机的结构布局、车体平台、调角装置、施工钻具、水路系统和液压系统的关键技术和设计要点。进行了空载试验和负载试验,型式试验结果表明钻机各项指标满足设计要求。进行了3个煤矿井下试验,钻孔累计进尺近50000 m,井下试验结果表明:钻机满足切顶卸压无煤柱开采技术顶板预裂钻孔施工要求,并取得了良好的切顶卸压效果,有效解决了顶板预裂钻孔施工缺乏专用、可靠设备难题;且钻机具备施工作业高效、钻孔间距调节范围广、钻孔角度参数调节多,机身窄小及较好的钻孔保直率等显著特点。     

露天矿滑坡的原因和防治

露天矿的开采,是把矿岩划成一定厚度的水平层,自上而下逐层开采,在露天矿场的周边形成阶梯状的台阶,多个台阶组成的斜坡就是露天矿边帮即露天矿边坡。由于边坡过高、过陡,导致边坡稳定性事故时有发生,如果不对这些边坡加以安全管理和采取有效的治理措施,就会严重影响露天矿山的安全生产和健康发展。     

北衙露天转地下开采隔离矿柱的稳定性分析

露采边坡和隔离矿柱稳定性分析是露天转地下矿山经常面临的问题,对于金属矿山地下开采安全生产极其重要。根据北衙金矿矿段隔离矿柱的厚度以及边坡工程地质条件,采用有限差分法数值软件对露采转地下的隔离矿柱进行了不同厚度的模拟计算。结果表明,露采边坡在地下开采期间隔离矿柱设为50m较为可靠,边坡基本处于稳定状态,为该矿体安全高效回采提供了理论依据和技术指导。     

露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究

境界顶柱是露天开采和地下开采有序进行的保证,其合理的厚度对露天转地下具有重要意义。为确定新桥矿露天转地下境界顶柱安全厚度,运用厚跨比法、荷载传递线交汇法和结构力学方法对境界顶柱安全厚度进行理论分析与计算,并用ANSYS对不同跨度和不同境界顶柱厚度进行数值模拟。通过对理论计算和数值模拟结果的分析,得到了不同采空区跨度下的境界顶柱安全厚度。根据分析结果可以有效地确定矿山的境界顶柱厚度,为露天转地下安全生产提供可靠的指导。根据矿山30 m的实际开采跨度,推荐新桥矿的境界顶柱安全厚度为24 m。     

会东铅锌矿边坡矿柱开采方法

本文分析了会东铅矿露天与地下联合开采的边坡矿柱类型，认证了边坡隔离矿柱的开采方案，阐明了采用露天或地下采矿工艺回采边坡隔离矿柱，采后用混凝土和锚杆形成人工隔离矿柱的方法是行之有效的。     

某矿露天转地下顶柱安全厚度研究

以某矿为工程实例,根据矿区的水文地质情况、矿岩的物理力学性质等,运用鲁佩涅伊特理论计算法、结构力学梁法、厚跨比法等进行顶柱安全厚度计算,并对计算结果和三维数值模拟的结果进行对比分析,得出该矿露天转地下时境界顶柱安全厚度与采空区跨度之间的关系,这对指导该露天矿的生产以及维护作业人员和设备的安全具有十分重要的意义.     

端帮采煤方法及系统布置的研究

利用地下开采方法回收露天矿边帮境界外的残煤,实现露天与矿井开采的结合,可以大大提高矿山的经济效益．以安家岭露天矿为例,从端帮采煤工艺系统和开采方法、端帮采煤与露天采排工程的关系等方面对露天矿端帮采煤系统优化进行了研究．推荐采用台阶式开采方案,对于10m左右厚的煤层可以一次采全高,带区采出率可达459／6以上．端帮采煤与露天矿生产的关系至关重要,露天采排工程从时间和空间上直接影响着端帮采煤的年产量和采出率．     

隔离层厚度对露天最终边帮破坏形式及稳定性影响研究

以霍各庄铁矿露天转地下首阶段开采为工程背景,选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,运用有限元局部强度折减法计算不同隔离层厚度下地下首阶段开采时露天最终边帮破坏形式及安全系数。分析表明,霍各庄铁矿地下首阶段开采时,隔离层厚度低于19 m时会造成露天最终边帮失稳,隔离层厚度在19~28 m范围内时,顶帮塑性变形区由坡脚先向首阶段采空区上盘侧壁发展,再向坡顶扩展贯通,隔离层厚度在28~50 m范围时,顶帮塑性变形区直接由坡脚贯通至坡顶; 顶帮安全系数随隔离层厚度增大而增大,但增长速率逐渐减小,隔离层厚度超过45 m时,顶帮安全系数变化不再显著; 底帮塑性变形区由坡脚贯通至坡顶,且安全系数无变化,底帮破坏形式和稳定性受隔离层厚度影响较小; 霍各庄铁矿考虑边帮稳定性时隔离层厚度应不低于25 m。研究结果可为霍各庄铁矿及类似露天转地下开采矿山合理隔离层厚度的选择提供指导。     

基于FLAC3D的铁矿山露天转地下境界顶柱稳定性研究

针对露天转地下开采过渡期间露天与地下同时开采相互影响的问题,对境界顶柱的合理厚度进行了研究。基于材料力学和结构力学理论,对境界顶柱的合理厚度进行了理论计算。采用三维数值模拟实验方法,对不同的顶柱厚度进行了实验研究。获得了在相同采空区跨度下不同厚度的境界顶柱稳定性规律,并提出了优化方案。采用该方案能够有效地提高露天转地下开采过渡期间的安全性和资源利用率。     

Ground control for highwall mining in the United States

Abstract

Highwall mining is an important coal mining method in the USA and may account for approximately 4% of total USA coal production. Highwall stability is the major ground-control-related safety concern in highwall mining. Engineering away the safety risk by decreasing the highwall slope angle may be the best solution to the hazard posed by vertical joints in highwalls. The Mine Safety and Health Administration (MSHA) requires a ground control plan that usually specifies the hole width, maximum hole depth, maximum overburden depth, seam thickness, web pillar width, barrier pillar width and number of holes between barriers. Design charts for these parameters are given. Web pillars containing pre-existing auger holes are analysed and a design chart for estimating their minimum width is also presented. Close-proximity multiple-split highwall mining, which caused several serious highwall failures, is analysed and recommendations are made. Finally, this study examined records from 5289 highwall miner holes with a total completed hole length of 780 300 m to understand the reasons for early pull out. Average loss was almost 20% of planned hole length, and only 35% of the holes reached the planned depth.     

某铜钼矿深凹开采边坡稳定性数值分析

为了确定铜钼矿深凹开采边坡稳定性,通过金地矿业铜钼露天采坑边坡工程现场地质调查分析及室内岩石物理力学参数实验,确定了该矿采场边坡岩体的物理力学参数。采用极限平衡数值模拟分析方法对该矿边坡的稳定性进行了计算分析,确定了现状边坡的稳定状态,为矿山采场今后的部分决策提供了参考依据。     

井采方向对露井协采边坡稳定影响的分析及优化

为了得出露井协采矿山中井采工作面与露天矿边坡空间相对位置的最优布置方式,结合平朔矿区露井协采工程实践,设计了3套方案对不同井采工作面布置方向时井采对露天矿边坡稳定影响规律进行研究,研究表明:在露井协采中井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置时,井工开采对露井协采边坡稳定及端帮运输道路的不利影响最小。在井采工作面采取上述方式布置时,对井采工作面的推进方向进行优化分析,发现井采工作面沿背坡的方向回采时,露天矿边坡岩体受井采扰动较向坡开采时严重。故在露井协采工程实践中,建议井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置,采用向坡方向推进,以降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源采出率。