高陡露天边坡运动损害规律研究

随着越来越多的露天矿山转入深凹露天开采,高陡边坡岩体运动损害规律研究越来越受到人们所认识和重视。通过对边坡岩体内部位移监测找出了边坡内部岩体的变形规律,采用三维有限元数值模拟软件ANSYS建立了金堆城小北露天采场的有限元模型,计算并分析了边坡岩体的应力分布状态。对于高陡露天边坡岩体运动损害规律的探索,该研究方法具有一定的借鉴意义。     

高陡边坡下露天地下联合开采隔离顶柱合理厚度的研究

简要介绍了计算隔离顶柱厚度的方法即力学解析法、经验法、数值模拟法三大类,其中数值模拟法能够充分考虑高陡边坡对隔离顶柱厚度的影响。应用数值模拟法,可直观、真实地反映出隔离顶柱应力分布情况,结合顶柱岩石力学性质,即可得出此时顶柱的稳定性状况。通过结合某矿山实例,分析不同顶柱厚度条件下的顶柱应力分布,从而计算出合理的、安全的顶柱厚度。     

无底柱分段崩落法在露天转地下矿山的应用研究

融冠铁锌矿为露天转地下开采矿山,结合其工程地质情况,对无底柱分段崩落法在此矿山的应用进行了研究,针对正在回采的两水平对无底柱分段崩落法的结构参数进行了介绍,并对边孔角度、阶段高度等参数进行优化,降低了大块率和损失贫化率,取得了较好的经济效果。     

露天转地下平稳过渡采矿技术研究

保障生产能力的平稳过渡是矿山露天转地下过程中的关键问题。阶段强制崩落采矿法与无底柱分段崩落法均为适宜于开采低品位大型矿体的高效率采矿方法。根据杏山铁矿挂帮矿、地下矿开采技术条件,提出了大参数无底柱分段崩落法、基于大直径深孔采矿的阶段空场连续崩落法的露天转地下联合开采方案。经过开采技术经济比较,阶段空场连续崩落法采用大矿块参数阶段开采方式,在强化开采、提高生产规模、降低开采成本等方面都具有优越性。     

露天转地下平稳过渡大量采矿技术研究

保障生产能力的平稳过渡是矿山露天转地下过程中的关键问题。阶段强制崩落采矿法与无底柱分段崩落法均为适宜于开采低品位大型矿体的高效率采矿方法。根据杏山铁矿挂帮矿、地下矿开采技术条件,提出了大参数无底柱分段崩落法、基于大直径深孔采矿的阶段空场连续崩落法的露天转地下联合开采方案。经过开采技术经济比较,阶段空场连续崩落法采用大矿块参数阶段开采方式,在强化开采、提高生产规模、降低开采成本等方面都具有优越性。     

无底柱分段崩落法崩落体状态的数值模拟研究

针对无底柱分段崩落法采矿中损失贫化大的问题,通过数值模拟的方法,对回采系统中起决定性作用的崩落体形成过程进行了模拟,通过对初始应力平衡、爆破挤压、爆后回缩3个阶段的模拟计算,查明了崩落体形成各阶段的应力及外形特征。研究结果表明,崩落体呈近似椭球形,其外形上部略宽,下部略窄,崩落体形态外部边缘并不光滑,存在明显的矿岩混杂现象,研究结果对矿山放矿等实际生产工作具有很强的指导意义。     

露天高陡边坡角优化设计及稳定性分析

将数学中的二分法理念引入用于边坡角度的优化设计,给出了边坡角度的优化设计流程。运用此方法对首钢水厂铁矿露天高陡边坡具有代表性的剖面进行了边坡角度的优化设计,并结合有限差分数值计算方法对不同优化角度的边坡进行了稳定性分析,推荐出边坡的最佳优化角度。     

小汪沟铁矿露天转地下分区高效开采技术

针对小汪沟铁矿上部矿体规模较小、露天转地下自由作业空间小、首采矿段的回采工作面不够充足、难以实现设计产能的问题,在分析矿岩可冒性以及矿体赋存条件的基础上,提出了基于岩体持续冒落面积的3分区开采方案,并依据顶板围岩冒落范围以及岩移影响范围分析了分区开采的安全条件。该方案在确保生产安全的前提下,将小汪沟铁矿的地采产能由设计的100万t/a提高到280万t/a。生产实践表明,利用顶板围岩的冒落特性提出的多分区开采技术,扩展了露天和地下同时开采的作业空间,不仅实现了小汪沟铁矿露天转地下产能的大幅度提高,也实现了安全高效的开采目标,同时也为类似铁矿山实现高强度开采提供了有效途径。     

深凹露天转地下开采对高陡边坡稳定性影响数值分析

针对厂坝铅锌矿露天矿转地下开采的北帮高陡边坡稳定性问题,进行了不同开采深度的数值模拟研究和地下开采过程的仿真分析,由此获得了每次开采北帮边坡以及地下采场围岩的应力分布和塑性区范围,并给出了边坡稳定安全系数,结合围岩位移、塑性区范围以及边坡稳定安全系数随开采过程的变化规律,进行了北帮高陡边坡稳定性综合分析,揭示了北帮边坡稳定性随地下开采工程的变化规律,建立了边坡稳定性与开采深度的函数关系,并对该矿在露天转地下开采过程中的安全生产提出了几点意见和建议。     

某露天矿山破碎岩体高陡岩质边坡稳定性的数值模拟研究

露天矿山高陡岩质边坡的稳定性严重威胁着矿山的安全生产,尤其是对于地质条件复杂、地层分布不均匀且节理裂隙发育的变质岩和侵入岩形成的破碎带发育的边坡更是如此。为确保某矿山的安全生产,通过力学试验的方法确定了岩石的物理力学性质,通过Hoek-Brown强度准则将岩石的力学性质转化为岩体的力学性质并对岩体的质量进行了评价。同时,采用FLAC3D数值模拟技术将高陡岩质边坡进行数值研究。结果表明：终了边坡的安全系数为1.31,边坡总体上处于稳定状态,但是通过对边坡中部的最大主应力分析可知,边坡中部随着开采的进行,可能存在冒落、垮塌或滑坡的风险,针对边坡存在的风险提出了预防措施。研究为矿山的安全生产提供了科学指导,同时为相似矿山的边坡处理提供了科学依据。     

露天转地下开采境界矿柱安全厚度确定

根据杏山铁矿露天转地下开采的工程实际,基于K.B.鲁佩涅依特理论估算法,计算得到杏山铁矿露天转地下开采境界矿柱合理厚度应在12.34~17.11 m之间,并利用MIDAS/GTS 数值模拟软件对境界矿柱厚度为12 m、14 m、16 m、18 m等4个数值模拟方案进行了计算。从境界矿柱沉降、采场底臌、境界矿柱最大拉应力和采场围岩最大压应力等方面进行了综合分析,得到境界矿柱厚度的最佳值为16 m。     

露天转井下开采境界顶柱参数三维有限元分析

针对影响安全生产的问题——突冒危险性,结合唐山石人沟铁矿的具体地质条件、采矿体条件、岩体的结构特征及力学性质测试,借助MSC．PATRAN和MSC．NASTRAN三维数值模拟软件进行建模分析,确定出岩体力学参数,从而对矿床进行稳定性分析,最后总结得出合理的境界顶柱厚度,提出确保顶柱稳定的采矿方案、措施、建议以及有效的防止矿体突冒控制技术措施。为其他矿山露天转井下开采顺利进行提供科学依据。     

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。     

露天转地下不扩帮延伸采矿方法研究

通过对露天转地下不扩帮延伸技术的研究与分析,结合归来庄露天矿具体情况,从理论上计算了该矿不扩帮延伸开采的合理深度,提出了不同区段不同深度的延伸方案。露天延伸开采后,利用混凝土胶结充填,铺设形成地下开采的人工顶柱,平均厚度12 m。对上盘遗留的三角矿柱,采用上向进路胶结充填法回采,回采完毕,采用嵌入式锚固充填,使回采矿房的充填体与人工顶柱铆合为一体,充填形成的人工假底大大提高了原有边坡的稳固性和安全性。解决了后期境界矿柱回收损失大、回采难度大的问题,能够保证露天转地下产能平稳过渡,实现安全高效开采。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

MSDAS-GIS在金属矿山开采沉陷预测中的应用

针对北洺河覆层岩石整体性差的特点,将概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理,并直观地反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与实际情况的对比分析,验证了预测方法的适用性。     

小汪沟铁矿露天转地下覆盖层形成方法研究

小汪沟铁矿在露天转地下开采过程中,采用诱导边坡岩体自然冒落的方法形成覆盖层,有效地扩展了露天与井下同时生产的空间条件,实现了露天转地下增产衔接。详细介绍诱导冒落方案、工艺技术与实施效果,并分析了影响冒落进程的主要因素。     

基于PFC数值模拟的无底柱采场结构参数优化研究

结合大冶铁矿东采车间工程条件,设计了几种无底柱采场结构参数,并运用PFC数值模拟软件,对多个采场结构方案进行模拟分析,根据各方案的矿石回收指标和现场实施的难易程度,推荐采用分段高度12 m、进路间距15 m、崩矿步距2.0~2.5 m的最优采场结构参数组合。同时研究了放矿过程中不同阶段颗粒间接触力的变化规律,详细分析了数值模拟结果回收率偏高和贫化率偏低的原因。     

石人沟铁矿露天转地下过渡期采场结构参数研究

为实现产量平衡,石人沟铁矿采用不停产过渡,在垂直方向上露天与地下同时开采。针对这种现状,采用AN-SYS三维有限元数值模拟方法,对北区9种不同的采场结构参数进行数值模拟分析。同时,运用模糊数学理论,建立了考虑安全和经济效益的综合模糊评判模型,最终确立了矿房长度50 m、顶柱5 m、间柱10 m、底柱12 m的最优矿房结构参数,中段回采结果证明采场十分稳定。     

露天转地下开采高边坡变形监测与稳定性预测

针对厂坝露天矿工程地质条件、边坡形态、稳定状态以及监测目的,提出了以GPS为主的动态综合变形监测方案,并开展了长期分阶段和保重点的动态变形综合监测。通过变形监测,并结合理论分析和数值模拟,预测了北帮37线附近滑体的失稳时间为2007年4月10日~4月20日。实际上,在2007年5月初,北帮边坡连续出现了几次不同规模的滑塌,由于矿山采取了相应的应急预案,避免边坡滑塌给井下生产带来安全事故,为矿山的安全生产奠定了基础。