大规模采空区治理与关键单体数值模拟研究

采空区地压引发的围岩大面积冒落、岩层移动及地表塌陷问题严重危及着大多数矿山的安全生产,致使原始的采矿环境急剧恶化、矿产资源浪费严重。通过现场调查发现,由于历史的原因,海沟金矿浅部中段存有较大范围的大规模采空区群,且多数采场间柱、顶底柱现阶段均已发生变形破坏,部分采空区之间在水平方向、垂直方向均有相互贯通,对矿山的生产运行形成了极大的威胁。通过对重点区域内采空区稳定性与危害程度进行分析,结合矿山长远发展、区分轻重缓急,提出并制定了采空区关键单体的治理方案,采用FLAC~(3D)数值分析软件对治理方案的岩体力学行为特征进行模拟计算,验证分析其实施方案的有效性和科学性,为采空区治理工作提供必要的技术支撑。     

某矿复杂采空区群稳定性数值模拟研究

某矿采空区具有规模大、数量多、空间关系复杂等特点,急需开展复杂采空区群稳定性课题的研究。在对采空区群及其开采环境现场调研的基础上,进行了现场点荷载试验与室内单轴抗拉、抗压强度实验,获得岩体力学参数。采用三维有限元方法对该矿进行数值模拟,模拟结果表明:该矿采空区稳定性偏低,部分空区顶板出现拉应力集中,有可能出现顶板冒落。根据分析结果,提出了相应安全对策,为矿山的安全生产起到指导作用。     

复杂空区群条件下碎裂残矿资源回收技术研究

由于受到空区群的影响,残矿资源的安全高效回收面临着开采难度大和安全性差的困难．针对朝不楞铁锌多金属矿山的工程实际,运用复杂空区群的现场精密探测和模型重构技术,建立了与实际情况一致的矿体和空区群复合的三维模型,采用3Dmine、Midas／GTS和Flac3D的耦合技术得到了精细的三维数值模型．数值计算结果表明,目前空区群总体稳定,但在拉应力区域有可能发生冒落灾害,同时矿山一号竖井也受到地表沉降的威胁．根据获得的数值计算结果,在对空区群的稳定性和力学特征进行分析的基础上,对该矿山的开拓运输系统进行了改造,提出了其残矿资源回收方案,有效保障了矿山残矿资源的安全回收,为今后类似问题提供了一种可行的思路．     

水平采空区群条件下矿柱回采爆破位置研究

为确定水平采空区群条件下矿柱爆破回采的最佳爆破位置,结合陕西某大型金矿残矿回采工程,采用FLAC3D数值模拟软件,对水平采空区群条件下“锥形”、“腰形”和“倒锥形”3种矿柱回采方案进行模拟研究。结果表明：空区群内待回采矿柱X向的位移变化为“腰形”方案>“锥形”方案>“倒锥形”方案;“腰形”削柱法对2#、3#和4#空区顶板应力影响跨度比分别为50.8%、68.5%和28.5%,均小于其他方案,能够保证空区群的稳定性,说明“腰形”削柱法为矿柱回采最佳爆破位置。研究结果还表明,爆破回采矿柱过程中有塑性区出现,且以拉伸破坏为主,需采取适当的加固措施。     

基于多数值模拟方法联合的自然崩落法开采研究

受复杂地质条件影响,自然崩落法因其技术含量高,在实际生产应用前,需开展大量的理论和开采技术研究工作。为实现自然崩落开采技术在矿床开采中的科学有效应用,充分利用多种数值分析软件各自的功能优势,以雪鸡坪铜矿自然崩落法研究为例,利用MIDAS优越的建模功能,建立了复杂力学计算模型,并通过MIDAS和FLAC3D的耦合技术,实现MIDAS到FLAC3D数值计算模型的转换,采用FLAC3D软件对矿区自然崩落法开采崩落范围进行了数值模拟与计算,并采用颗粒流离散元PFC2D软件对放矿过程进行了模拟,分析了多斗均衡放矿方式和放矿步距的合理性,通过多数值分析软件的联合应用,完成了对矿区自然崩落开采工艺的数值计算与放矿过程模拟,对于指导矿山自然崩落采矿工艺的应用具有重要的意义。     

某地下矿山充填采矿数值模拟分析

基于现场地质调查和室内试验得到的矿岩力学参数,根据工程地质特点和开采技术条件,运用数值模拟软件建立了开采数值模型,对矿体开采和充填进行了模拟分析,得到了每中段的应力和位移场的分布情况.结果表明,充填可以有效抑制围岩的应力和变形,提高围岩或矿柱的承载能力,起到了稳定采场的作用.     

数值模拟在某磷矿采矿方法选择上的应用

从某磷矿地下开采中采矿方法选择方面开始分析,通过对初选拟定的分段空场法和无底柱分段崩落法分别进行数值模拟分析,尤其重点研究了采场稳定性因素,从而实现定性选择采矿方法。     

托库孜巴依金矿地表沉降与控制数值模拟研究

托库孜巴依金矿设计采用浅孔留矿采矿法进行开采,现已开采3个中段。为了保障矿山安全生产,采用数值模拟方法对矿体和围岩进行建模,依据现行的采矿方法对模型进行模拟开采分析,研究地表沉降状况与沉降规律。介绍了矿体计算模型的建立及模拟过程,经计算得出位于模型地表中部的最大沉降值有可能达到140 cm;根据地表沉降模拟结果提出控制地表沉降的措施,建议对已经开采的530 m、490 m和450 m中段的采空区进行全尾砂充填,而从410 m中段开始采用胶结尾砂充填采矿法开采,这样模拟得出地表最大沉降值可能减小到24 cm左右。研究结论有利于矿山深部开采的安全和经济效益。     

分采充填法在南金滩矿区的试验研究

甘肃花牛山南金滩矿区改浅孔留矿法为分采充填法后,采矿回收率达９６％,贫化率降低了３５．３％。出矿金品位提高了５．６３ｇ／ｔ,减少了选矿处理量,其经济效益十分明显。对高品位、急倾斜薄矿脉开采,特别是对我国西部地区其它类似矿山的采矿方法革新作出了有益的探索。     

毛坪铅锌矿水平矿柱形成与回采方法试验研究及应用

毛坪铅锌矿采用下向水平分层矩形进路式胶结充填采矿法,在多中段同时回采条件下,随着开挖深度的增加,将会出现760中段和720中段2个水平矿柱。水平矿柱何时形成与破坏,以及如何在保证开采安全的前提下最大限度地回收矿柱,是矿山目前遇到的难题。采用Flac3D数值模拟软件,分析了矩形进路采场结构条件下水平矿柱形成与破坏过程,得出当720中段未开挖矿体厚度为24 m时,水平矿柱形成;厚度减小为21 m时,水平矿柱完全被破坏。然后模拟分析采用六边形进路开采过程,最终提出毛坪铅锌矿应用下向水平分层六边形进路式胶结充填采矿法能够保证水平矿柱回采过程稳定,最大程度回收水平矿柱资源,为矿山生产提供指导。     

露天边坡对地下采场覆岩稳定性影响的数值模拟研究

以某矿山露天转房柱法地下开采为研究背景,根据现场调研获得的岩土力学参数,利用FLAC3D等软件进行三维建模[1],对倾角为40°时边坡高度为90m的地下采场上覆岩层位移与应力响应特征进行数值模拟分析。研究结果表明:在露天终了边坡高度为90m倾角为40°时,地下开采完后采场上覆岩层受到开挖的扰动,稳定性降低,塑性区面积已经发育至坡面,整个岩体处于临界破坏状态,不利于矿山的安全稳定,因此建议该矿山露天终了边坡高度不超过90m。     

某石灰岩矿隔离矿柱厚度理论计算及数值模拟

为提高某石灰岩地下矿山房柱法开采安全性及矿石回收率,结合材料力学、结构力学及K.B鲁别涅依他公式的计算结果,运用Matlab软件对隔离矿柱厚度及矿房跨度进行数据拟合。结果表明,隔离矿柱安全厚度随矿房跨度的增加而非线性地增加。随后,运用ANSYS及FLAC3D软件进行三维数值模拟及优化,结果表明,当下分层矿房跨度为15 m,间柱宽度为13 m时,最佳隔离矿柱厚度为12 m。     

红岭钨矿上向水平分层胶结底板削壁充填法的实践

介绍了红岭钨矿床急倾斜极薄矿脉，应用上向水平分层胶结底板削壁充填开采的试验情况。试验取得了较好的技术经济指标，其中的一些成功经验对其它具有类似矿脉的矿床开采实践有一定的参考价值。     

全面房柱采矿法在富家矿三角矿柱残采中的应用

富家矿露天坑保安矿柱回采后,剩余的矿体与主矿体回采后进行充填的混凝土充填体相接触,形成三角矿柱。结合全面采矿法与房柱采矿法的优点,自行设计了全面房柱采矿法并将其应用于三角矿柱的残采,此方法在回收矿柱中得到了成功的验证。详细介绍了全面房柱采矿法的采准工程布置、回采工艺过程及技术参数。实践证明,该方法适应富家矿三角矿柱残采的生产要求,经济技术可行、安全可靠。同时也为其他矿山底柱的回采提供了宝贵的经验。     

龙首矿下向分层充填采矿法六角形进路规格优化

龙首矿在“十·五”期间,由于加大了富矿回采力度,使富矿面积相对缩小过快,造成采场下降高度严重失衡。要满足矿石产量的稳产并提高,必须重新设计六角形进路断面规格。本文采用三维有限元数值分析程序,通过现场收集大量的资料,设计了8种方案进行模拟分析。结果表明,龙首矿下向六角形回采进路断面可进一步增大,最优进路断面规格为：底宽305cm,腰宽7m,高6m,断面积31．5m^2,并且分析了充填不接顶距对采场稳定性的影响,为该矿今后的生产提供了科学依据。