某矿采空区稳定性分析及对尾矿库安全影响研究

为分析某矿矿体回采后采空区稳定性及对地表尾矿库安全的影响,根据现场调查和室内力学试验,采用ANSYS有限元软件建立三维模型并应用FLAC3D对采空区位移、应力分布规律、屈服变形及地表沉降进行数值模拟,研究表明:矿体回采后应力重新分布,采空区的个别矿柱和顶板均出现应力集中现象,位移较大;采空区矿柱的顶、底部出现剪切破坏,上部边坡出现拉伸破坏,地表沉降量较小,采空区对尾矿库的稳定性影响较小。采空区和尾矿库虽处于稳定状态,但为有效限制围岩的长期变形,保障矿山生产安全,应对采空区作充填处理。     

矿山采空区稳定性分析与治理研究

迁安市脑峪门铁矿由于多年的开采形成了大量的采空区,对矿山的安全生产造成严重的威胁。首先通过空区探测系统(VS150)和3DMINE软件建立空区三维模型。然后采用有限元软件FLAC3D对矿区开采过程形成的空区稳定性进行模拟计算与预测分析,研究结果表明随着开采水平的加深,空区内留有的点柱承受载荷和围岩应力逐渐增加,空区对地表的影响范围也逐渐增大。最后根据矿山技术经济等条件,选取中深孔爆破空区顶板诱导上盘围岩冒落的处理方案,并确定了具体的施工参数,经现场实践证明此方案可以有效地控制空区的稳定性,为矿山的安全生产提供保障。     

矿山多空区稳定性模糊综合评判

松江铜矿井下已形成9个主要采空区,根据现场调查统计结果,选取地质水文因素、采空区参数和其他因素等3层指标,共包含岩体结构等13个与空区稳定性相关的影响因素,运用层次分析法和模糊数学进行采空区稳定性综合评判。评判结果表明:地质结构、采空区高跨比和岩体结构对井下采空区稳定性影响最大;2号和6号采空区危险度较高。通过与现场生产实践比较,分析结果具有较高的可靠性,可用于指导矿山的实际生产。     

开采扰动下矿山地表沉降数值模拟分析研究

地下开采扰动引起的地表沉降直接影响矿山的安全生产。为分析某铁矿井下开采过程对地表整体、尾矿库、充填站、道路、露天采场、无名沟等建构筑物稳定性的影响,通过室内试验及Hoek-Brown岩体强度准则确定岩体力学参数,并建立三维数值模型,利用FLAC3D对井下开采扰动下地表变形开展了仿真分析,获取了地表最大沉降位移、倾斜率、曲率、水平变形值等指标,结果表明：各个指标值均小于其规范允许值,整个地表均较为稳定、安全。     

基于声发射的采空区稳定性模糊综合评价

由于采空区围岩质量及其影响因素的复杂性和不确定性,仅根据声发射结果来评判其稳定性往往不尽合理。运用模糊数学的方法,通过建立二级评判模型,综合考虑岩体声发射特性、岩体工程性质、采空区情况和其他影响因素,能更准确地评判采空区围岩的稳定状态。此外,还建立了相关因子的隶属函数,并对其分级界限进行了模糊化处理。结合佛子矿104矿体采空区及其围岩的调查监测情况,对104号矿体采空区进行稳定性综合评价,评价结果与现场实际情况相吻合。     

石膏长期强度对采空区稳定性的影响分析

以平邑某石膏矿山的生产实际为例,利用数值模拟计算方法,采用FLAC3D软件模拟分析了石膏矿山采空区的稳定性状态,分析对比了长期强度对采空区稳定性的影响,对于控制及预防采空区的垮塌等灾害事故具有积极意义。     

基于Midas/Gts建模的FLAC~(3D)双旗山采空区稳定性分析

为了研究双旗山新老采空区的开采及尾矿库的稳定性,采用Midas/Gts建立包含新老采空区和尾矿库的有限元模型,利用转化插件导入FLAC~(3D)中,并结合深部矿体矿房法开采工艺对采空区进行数值模拟,分析其稳定性。结果表明,新老采空区的开采对尾矿库影响较小,新采空区开采尤其要注意顶底板的稳定性,以确保开采安全。     

无量纲分析在采空区稳定性分析中的应用

采空区稳定性分析不仅是矿山安全生产的保障,也是确保矿区周边居民及生态环境良好的重要工作。采用有限元分析采空区稳定性时,岩体物理力学参数的准确性对分析结果有着重大的影响。当不能采取直接手段确定岩体物理力学参数时,可借助π定理的无量纲分析,对岩体物理力学参数之间的函数关系进行整理,得到目标参数与相关参数之间的控制方程,利用已知的相关参数来确定目标参数。以岩体弹性模量E为例,结合垴窖铁矿的数据资料解释说明。分析结果表明,该方法在确定岩体物理力学参数时具备一定的可取性。     

极限跨度法与PLAXIS~(3D)在采空区稳定性分析中的应用

针对某矿山采空区发生局部顶板冒落的问题,首先运用激光自动扫描系统(VS150)对复杂空区进行探测,得到精确的空区顶板暴露面积,最终探测得出采空区最大暴露面积23306 m~2;采用当量暴露面积法求得围岩极限暴露面积为1069 m~2。其次采用Barton(当量尺寸)极限跨度分析法计算顶板允许的最大跨度,计算得出顶板最大无支护跨度为19.5 m,小于探测得到的真实跨度30 m。最后利用三维有限元软件Plaxis3 DTunnel模拟分析原始采空区的应力与位移分布,计算结果表明采空区处于不稳定状态。3种方法均证明采空区处于危险状态,并且提出了充填治理采空区同时兼顾回收水平矿柱的方案。     

基于FLAC~(3D)与C-ALS耦合技术的采空区稳定性分析

运用三维激光扫描仪对某矿山地下采空区进行探测,获得采空区的实际位置以及尺寸、形状等一系列数据,将数据导入Surpac软件中创建模型,再将其耦合至FLAC~(3D)中进行稳定性分析,分析结果表明:采空区顶板与侧帮围岩位移较小,上盘围岩失去支撑后,顶板受压,但顶板与侧帮围岩均未破坏,采空区相对稳定。与传统的方法相比,该方法明显提高了分析的准确性与真实性,为矿山的安全生产与采空区充填提供了科学依据。     

点柱式上向水平分层充填采矿法结构参数优化研究

鉴于二道河铁矿属于"三下"开采范围,地表有河床、公路、工业场地以及临时性住房等需要保护的单元,确定采用点柱式上向水平分层充填采矿法,以实现安全、经济、高效回采。通过调查分析矿区范围内的水文地质条件,结合岩石力学室内试验以及工程类比得到岩体力学参数,并采用FLAC3D有限差分软件分别对8种采矿方案各分层开挖充填后的采场应力、位移及塑性区的大小及分布规律进行模拟,最后在数值模拟结果的基础上对8种采矿方案进行极差分析。结果表明:矿房长度对顶板最大拉应力、点柱最大压应力、底板最大起鼓量、顶板最终沉降量和塑性区总体积等指标的影响程度最大,点柱尺寸次之,分层高度最小。综合评价得到采矿方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅳ为较优方案,并由此推出最优方案Ⅸ,即采场结构参数选择为矿房长度49.5m,点柱尺寸5m×5m,分层高度5m。     

采空区充填法综合治理措施技术研究

针对矿山开采时矿体内采空区带来的矿山安全和经济问题,通过对120号矿体内采空区基本情况综合分析,结合对周边矿体采空区治理调研资料和矿方现有充填系统,提出采用充填法综合治理采空区的措施方案。治理后观测结果显示采空区无垮落现象且整体稳定性较好,综合治理取得显著效果,为后期矿山开采提供了一定的安全保障。     

基于3DMine的戈塘金矿矿体形态分析

在矿山已有勘探资料的基础上,利用3DMine矿业工程软件对戈塘金矿二龙口矿段上免浪块段13~25号勘探线之间的13、30、34号矿体进行三维地质建模,建立了钻孔数据库、地表三维实体模型及金矿体三维实体模型,并对矿体形态进行了分析。为矿山选择合理的开采方法、优化生产方案、高效管理及决策提供了依据。     

石膏矿山顶板破坏机理探讨

根据近几年对石膏矿山的现场调查,结合岩体力学的相关理论和数值模拟技术,对石膏矿采场顶板冒落及大规模采空区顶板冒落机理作了简要探讨,据此提出了预防采空区冒落的措施.     

新田岭钨矿区厚大矿体采场结构参数优化研究

根据新田岭钨矿区211号矿体开采技术条件,对该厚大矿体拟采用分段空场嗣后充填法回采。为确定合理的采场结构参数,确保矿山安全、高效生产,采用FLAC3D三维有限差分软件对9种不同采场结构参数进行了数值模拟计算,分析不同矿房、矿柱尺寸条件下采场稳定性、围岩应力、位移的变化规律,结果表明:矿房和矿柱宽度是影响采场稳定性的重要因素;随着矿房宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应增大;随着矿柱宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应的减小。     

栗西磷矿开采山体稳定性分析

根据山区陡崖地段采矿岩体移动变形的特点,针对栗西磷矿具体情况,将采空区上部每一点所产生的移动变形视为随机事件,由此可将概事积分法理论模型用于高陡山区地下磷矿开采岩体移动变形分析及山体穗定性预测.使用本文所建模型对磷矿开采后岩体移动变形及其对上部地表山体稳定性进行了具体计算和预测分析,提出了安全开采技术方案.     

矿群采空区侧向围岩移动力学性质变化数值模拟分析

大多数情况下,静态稳定性的研究就是围岩稳定性的研究。围岩环境、岩石力学性质对围岩稳定性有显着影响,弱结构面的存在和不确定性对露天煤矿群采空区稳定性的评价有很大影响。考虑露天煤矿群采空区的地压状况,对岩石横向运动成因进行三维数值模拟研究。模拟结果表明,采空区侧过载坍塌应力集中的影响范围不仅作用于煤层,而且形成了从煤层和顶板向采空区侧倾斜的应力集中拱形范围。路边支护的砌筑位置应在工作面后方一定距离,有利于避免动压对支护效果的影响。     

河流压覆条件下的采空区密闭处理方案及效果分析

某地下开采铝土矿山,临近地表河流,有部分巷道和采空区在河流保护矿柱内,存在河水灌入矿井的风险。在现场调查的基础上,以"三下开采理论"为原则,划定了河流保护矿柱的范围,提出在划定的保护矿柱范围内禁止开采,通过计算确定采用1.2m厚的楔形墙体结构作为采空区密闭设施的密闭方案。最后对保护矿柱范围外矿体的开采进行了数值模拟分析,结果显示保护矿柱范围外矿体的开采对河流基本无影响,表明河流保护矿柱范围划定方案是合理的,研究成果可为类似河床下的矿山采空区密闭处理提供参考。     

大顶山矿区采空区处理时机研究

对大顶山矿区浅孔留矿法采场开挖进行数值模拟,分析其采空区稳定性;通过室内物理模型放矿实验,分析了不同采空区处理时机下矿石回收指标,为采空区处理提供理论依据。研究表明:采空区周围的围岩最大应力发生在4个角落处,并逐渐向围岩内部递减,采空区的两帮出现较大的拉应力,这些应力集中部位最容易发生破坏;大量放矿后再崩落空区的矿石回收效果最好。     

基于突变级数法的采空区危险性评价研究

为了准确预测采空区危险性等级,从地质条件、采空区特征、外部因素出发,选取岩体结构、岩石质量指标、地质构造、暴露面积、埋藏深度、跨度、高度、矿柱布置和尺寸、工程布置、周围开采影响、相邻空区情况、地下水等12个评价指标。基于突变级数法,建立了采空区危险性评价的突变模型,确定了采空区危险性的突变级数评价标准,依照突变级数值对采空区进行等级判定,获得了采空区危险性的评价结果。应用突变级数法对某矿15个采空区进行危险性评价,结果表明:其中6个采空区属于Ⅱ级危险源,2个采空区属于Ⅲ级危险源,7个采空区属于Ⅳ级危险源;6号采空区的总突变级数值0.940为最大,其危险性程度最高。可见将突变级数法应用于采空区危险性评价是可行的,为采空区危险性评价提供了一种新的方法。