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。     

群采空区对主平巷的影响分析及采空区治理方案

为了解某地下矿山群采空区的存在对二、三中段主平巷的稳定性影响,采用3Dmine软件建模,统计分析采空区现状,并由此建立三维数值模型进行相关计算,分别从群采空区对主平巷的最大、最小主应力,位移及塑性区进行分析。分析结果表明：最大拉应力分别约为0.85 MPa和1.34 MPa,绝大部分区域的沉降位移小于2.0 cm,塑性区呈零星分布,无贯通现象及趋势,发生大范围塑性破坏的可能性较小。根据采空区大小、形态及矿山后续实际回采方案,提出采用崩落法及钢筋混凝土全封闭阻波墙等手段处理采空区,同时建议矿山根据实际情况对应力集中区域进行补强支护,以确保主平巷及回采安全。     

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。     

缓倾斜多层磷矿的采矿方法数值模拟研究

对云南省缓倾斜多层某磷矿提出了机械化房柱采矿法的研究,并通过对房柱法中点柱尺寸的选择进行了数值模拟,从岩体应力状态及塑性区分布结果分析得出,4.5m×4.5m的点矿柱稳定性具有可靠性。     

阶段矿房采矿法在太白金矿的应用

针对深部矿体开采条件的变化,太白金矿进行了与矿床开采条件相适应的阶段矿房采矿法试验研究,取得了较好的技术经济效果。     

分采工艺在老银厂铅锌矿的应用

针对老银厂铅锌矿的具体情况,提出了采用分采全面法与房柱法的采矿工艺,并在矿山进行了采矿实践。结果表明该方法可降低贫损指标,并较大地降低了矿山后期选矿成本,每吨原矿呆选综合成本降低了17元,为此种类型矿体的分采提供了一个较好的思路,具有较高的应用价值与经济效益。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

房柱采矿法采场结构参数优化理论研究及应用

为了确定云南某磷矿房柱采矿法合理的采场结构参数,采用各力学理论分析方法,计算了不同采场深度下矿房的极限跨度,同时以分析矿柱的稳定性确定矿柱的合理尺寸。研究表明,分别以太沙基理论和等效覆岩总重假说作为顶板所受荷载时,在各力学理论下分别得出矿房的极限跨度。根据计算结果分析得出：太沙基理论仅适用于浅埋地压;以等效覆岩总重假说作为顶板所受荷载时,弹性力学简支梁理论不适用深埋地压,其他各力学理论基本符合实际,并利用矿柱稳定性分析确定了矿柱的合理尺寸。该研究为采场结构参数的理论优化及实际应用提供一定的理论依据与参考。