露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的数值模拟

露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的确定,是露天转地下矿山经常遇到的问题,对于矿山进行地下开采安全生产极其重要。针对铜绿山矿南露天坑下Ⅰ2号矿体露天转地下的实际情况,采用FLAC3D软件,模拟了开挖过程中境界矿柱和采场的变形和破坏情况,确定坑底境界矿柱厚度为17 m,采场矿柱厚度为5 m,为露天转地下境界矿柱厚度与采场尺寸设计施工提供了参考依据。     

用数值模拟方法确定露天转地下境界矿柱厚度

露天转地下开采的矿山，其露天坑底境界矿柱厚度的确定，对于金属矿山地下开采安全生产极为重要。针对石人沟铁矿露天转地下的实际情况，对其安全顶柱厚度运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心的RFPA^2D数值模拟系统，对具有代表性的断面进行了分析计算，模拟了开挖过程中境界矿柱的变形和破坏情况，为矿山设计提出的境界矿柱厚度进行了验证和补充，同时也为矿山设计施工提供依据和指导。     

落凼矿露井联采境界矿柱合理厚度研究

露天开采矿山转地下开采时存在境界矿柱厚度留设问题,以落凼矿为工程背景,运用工程类比分析法、卡特(Carter)比例顶柱评价方法以及MIDAS/GTS有限元分析法对于落凼矿露天转地下开采过渡期间境界矿柱留设厚度进行了研究,研究得出:在落凼矿东部露天采场开采期间,其境界矿柱厚度最低为20～25 m。     

基于FLAC2D的境界顶柱稳定性分析

露天转地下开采的矿山必须留设一定厚度的安全矿柱,即境界顶柱,境界顶住留设的厚度对于地下矿安全开采具有重要意义。石人沟铁矿露天转地下为例,利用FLAC^2D,对具有代表性的安全矿柱进行了数值模拟,模拟开挖过程中境界矿柱的变形和破坏情况,对境界矿柱稳定性分析的方法进行了验证和补充,同时也为石人沟矿露天转地下设计提供科学依据和指导。     

紫金山金铜矿露天地下联合开采隔离矿柱厚度数值模拟研究

对于露天与地下联合开采矿山,确定隔离矿柱的厚度过薄,易造成露天底隔离矿柱突然间崩落,反之留得过厚又会造成矿产资源的浪费,通过数值模拟手段对露天开采底部标高为+652~592 m时的露天与地下开采模型进行分析研究,并通过拟合得到隔离矿柱厚度与最大拉应力的关系曲线,确定了紫金山金铜矿露天地下联合开采的隔离矿柱合理厚度,对矿山露天与地下的正常生产以及露天采场边坡的稳定性和地下采场的稳定性有一定的指导意义。     

姑山铁矿露天转地下开采境界顶柱合理厚度研究

以姑山铁矿为工程背景, 针对采用进路充填采矿法的露天转地下开采矿山, 提出将露天转地下开采留设的境界顶柱简化为“梯度荷载作用下的悬臂梁超静定”平面应变力学模型, 采用弹性力学半逆解法求解出境界顶柱各应力分量的解析解, 并以抗拉强度为破坏指标, 计算出境界顶柱合理厚度的理论值。运用此方法计算出姑山铁矿露天转地下开采境界顶柱合理厚度的理论值, 并以此为基础数据, 结合FLAC^3D数值模拟获得了该矿境界顶柱合理厚度范围为23～25 m。     

深凹露天转地下采场巷道围岩监测及稳定性分析

通过现场监测和数值分析相结合的方法,从位移和应力角度对杏山铁矿露天转地下开采过程中的露天边坡和井工巷道的围岩稳定性问题进行研究,分析了采场巷道围岩的位移、应力变化规律,揭示了露天转地下开采过程中围岩体所受复合采动扰动的力学机理,结论如下:巷道两帮和顶板围岩位移增长率均呈现出典型"S"形趋势,即"加速变形期-急速变形期-平缓期",最大复合采动应力大约距工作面40m左右,采场扰动和巷道掘进扰动的应力叠加,成为巷道变形破坏的主要原因;地下开采过程中,覆盖层下沉,巷道顶板应力由垂直转向侧向挤压,随着开采深度的增加,覆盖层下移距离增大,坡脚拉应力和巷道应力集中区域增大,导致露天转地下开采过程中围岩体发生破坏失稳。     

司家营铁矿Ⅲ采场露天转地下境界顶柱合理厚度研究

针对露天转地下开采中境界顶柱的合理厚度问题，结合司家营铁矿实际情况、地质资料和采矿资料，应用FLAC^3D软件建立矿体的力学模型，模拟境界矿柱的受力及其塑性区分布情况，研究境界顶柱、间柱厚度以及间柱之间的间隔距离对矿柱应力分布以及塑性区分布的影响，从而确定境界矿柱的合理厚度及其他的相关参数，为该矿山露天转地下生产顺利进行提供科学依据。     

露天坑底境界矿柱厚度的计算确定

露天转地下开采的矿山,境界矿柱厚度的确定对矿山的安全生产极其重要。结合铜绿山矿南露天坑下Ⅰ2矿体露天转地下开采的实际,采用极限平衡法和材料力学分析方法,对境界矿柱的厚度进行了计算,为露天转地下境界矿柱厚度的设计提供了依据。     

断层影响下境界矿柱稳定性数值分析

露天转地下开采的矿山,其露天坑底境界矿柱厚度的确定,对于金属矿山地下开采安全生产极其重要。针对石人沟铁矿露天转地下设计资料和地质资料,运用RFPA进行建模,研究了地下开采对露天境界顶柱受力和变形情况,分析了境界顶柱的稳定性,为矿山设计提出的境界顶柱厚度进行了验证和补充,同时也为矿山设计施工提供依据和指导。     

空场法转崩落法开采时的矿柱回采及覆盖层形成技术

针对空场法转崩落法开采矿山需要解决的关键问题--开采衔接、矿柱回采与覆盖垫层形成方式,采用数值模拟分析了下告铁矿单采场最大安全暴露面积和应力分布规律,制定了分区、分次采用超长水平深孔,以排距3～4 m,孔底距4.5 m的爆破参数在下盘进行顶柱回采及强制放顶的回采工艺,实现了空场转崩落开采的高效顺利衔接。     

杏山铁矿废石充填采场间柱尺寸优化分析

合理的废石尾砂胶结充填采场间柱尺寸是保障回采安全和维护地表稳定的重要设计参数之一。采用理论分析,提出了适用于杏山铁矿端部矿体废石胶结充填采场间柱尺寸设计方法和经验值;采用数值模拟分析方法,分析了既有回采顺序条件下采场间柱稳定性,验证了理论分析结果的合理性。研究结果表明,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,共同开展废石充填回采间柱尺寸优化设计方法是合理可行的;基于杏山铁矿端部矿体工程现状,设计的6.0m废石充填回采间柱的尺寸在技术和安全层面,能够满足实际需求,为同类矿山的矿柱参数优化设计提供了有益借鉴。     

阶段嗣后充填采场护壁矿稳定性研究

针对红岭铅锌矿采用阶段空场嗣后充填采矿法中的采空区护壁矿厚度合理取值问题，通过理论计算研究护壁矿应力和挠度变化规律，并利用FLAC3D数值模拟分析方法，对不同工况下护壁矿厚度的稳定性进行研究，最终确定最优护壁矿厚度。研究表明：1）根据压杆变形理论和极限挠度计算，护壁矿最大挠度随着厚度的增大而减小，且护壁矿最优厚度为3 m；2）根据模拟分析可得，护壁矿厚度应当超过3 m，才能更好地保证护壁矿的安全稳定；3）护壁矿z向应力曲线呈倒“U”型分布，最大应力集中在护壁矿两端，与理论应力分布相似。本文研究为相似矿山护壁矿厚度选择提供一定的理论依据和分析方法。     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

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。     

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。     

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。     

大冶铁矿充填法采场结构参数校核与建议

结合大冶铁矿矿床开采技术条件,对东采-180m水平空场嗣后胶结充填采矿法的采场结构参数进行了校核计算和模拟分析。首先采用力学模型法,将采场顶板简化为简支梁,计算顶板的最大跨度以确定采场结构参数范围,并对矿柱的强度进行计算。其次采用FLAC软件进行数值模拟分析,采用"隔一采一"的开采顺序对矿房和矿柱进行分步开挖,通过对应力分布规律、塑性区和位移变化规律的分析,求解安全系数,并综合开采效率和安全系数等因素,提出了大冶铁矿充填法采场结构参数范围建议。     

连续全面回采对采场稳定性的影响

针对全面采矿法,进行连续回采,对其采场稳定性进行分析。以云南某铜矿为例,采用数值模拟手段,分析采场中的应力、位移、塑性区。得出:随着开采的推进,最大主应力和最小主应力并不是出现在采场深部,而是出现在顶底柱上,出现应力集中现象,采场中最小主应力的最小值由2.53 MPa增加至5.71 MPa,增幅为125.7%,最大主应力的最小值由6.88 MPa增加至20.11 MPa,增幅达192.3%,应力过大易造成失稳破坏;各点位移均呈增大趋势,3个顶底柱上均出现位移突然增大的现象,中部顶底柱上的最大下沉量达到47.87 mm;顶底柱上表现为剪切破坏,围岩塑性区影响范围增大,表现为剪切、拉剪、拉破坏共存的状态。应适当增大顶底柱尺寸,或者减小采场尺寸,以保证采场安全。     

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。