六边形进路开采稳定性影响因素分析

以莱芜谷家台铁矿为研究背景,结合FLAC3D软件,对影响六边形进路下向充填采矿法采场稳定性的采场埋深、围岩参数、进路宽高比和横截面积等影响因素进行了系统分析。结果表明:埋深越深、横截面积越大、宽高比越接近1∶1以及围岩质量越差时,六边形进路开采比传统矩形进路开采在限制顶板位移和改善围岩受力方面优势越明显,更适用于高地应力破碎岩体环境。据此,确认了当前开采条件下六边形矿房的合理尺寸,对谷家台铁矿深部开采设计具有参考价值。     

深埋隧道围岩稳定影响因素的敏感性分析

选取隧道洞径、埋藏深度、岩层倾角、板砂岩的厚度比和侧压系数等5个典型因素,通过正交试验法进行设计,利用3DEC数值模拟分析,得到了各个因素对隧道围岩稳定的影响规律。侧压系数是影响最显著因素,岩层倾角是影响最小因素。随着洞径的增加,衬砌最大位移和最大应力也相应增加;当洞径大于9 m时,洞径对衬砌位移的影响作用开始加剧。当埋深在500~700 m时,埋深对衬砌位移与应力的影响最显著。随板砂岩比例的增加,衬砌位移和应力总体呈减小趋势。侧压系数为1.0时,衬砌最大位移和最大应力最小;侧压系数大于1.5时,最大位移和最大应力随侧压系数增加而急剧增加。     

层状倾斜矿体矿柱稳定性特征及矿房参数优化

湖北某磷矿开采过程中矿柱浅层岩体剥落破坏特征突出,严重影响了矿柱稳定性及采场围岩安全。采用极限强度理论和数值模拟方法,结合层状矿体倾斜赋存条件,研究了矿柱埋深、矿柱尺寸、矿柱间距等因素对矿柱安全系数和稳定性的影响规律,并给出了该矿房柱法开采的指导参数。研究表明：①对于埋深变化显著的层状倾斜磷矿床而言,当采深小于500 m时,选取5 m×5 m矿柱、9 m矿柱间距的采场布置参数,可保证矿柱和矿房顶板安全,当采深超过500 m后需进行参数优化。②矿柱尺寸是决定矿柱稳定性的主要因素,却是控制矿房顶板下沉的次要因素。当采用9 m矿柱间距时,将矿柱尺寸设计为6 m×6 m可有效减小矿柱变形量。③矿柱间距是决定矿房顶板围岩稳定性和矿柱变形程度的主要因素。工程实践表明,开采深度达到500 m后,采用5 m×5 m的矿柱尺寸,并且将矿柱间距减小至7 m,可显著减小矿柱和矿房围岩变形,有效降低矿柱荷载,使其处于稳定状态。     

基于CRITIC-TOPSIS综合评价的不同深度采场参数优化

某铁矿经过长期连续开采,开采水平逐渐加深.为了优化不同深度采场的结构参数,利用 FLAC３D 数值模拟软件对不同开采水平、不同矿房跨度下采场的顶板最大竖向位移和最大拉应力进行模拟分析,并基于 CRITICＧTOPSIS综合贴进度评价模型,对不同设计方案进行综合评价.结果表明:开采水平和矿房跨度均为影响采场稳定性的关键因素,同一开采水平下,随充填体强度的减小和矿房跨度的增大,采场顶板最大竖向位移和最大拉应力均呈增大趋势,且充填体强度为主 导 因 素;经 过 综 合 贴 进 度 评 价 模 型 分 析 可 知,－４７０m水平、－５３０m 水平和－５６０m 水平矿房的最佳跨度分别为２２m、２０m 和１８m,说明采场埋深越大,矿房跨度应越小.研究结果可为该铁矿深部采场结构参数设计提供参考.     

深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析

为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析.研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、初始应力(埋深)、钻孔围压和围岩力学强度;钻孔稳定性随着侧压系数增大、岩体力学强度降低、采深加大和钻孔围岩力学强度减小而降低;抽采负压对钻孔稳定性的影响很小;随着钻孔围压的增大、围岩强度强化区范围的增加,钻孔的二次应力影响范围反而减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易处于稳定平衡状态.     

大断面Y型拱形巷道交叉点稳定性数值分析

针对Y型交叉点围岩稳定性控制方面的问题,运用FLAC3D软件,采用S-B建模方法对不同的交叉角度、埋深、围岩强度、侧压系数以及开挖顺序等影响因素进行数值模拟分析。结果表明,与交叉点角度和侧压系数相比,埋深、围岩强度、开挖顺序对Y型交叉点的影响更为显著。且埋深和围岩强度对交叉点稳定性的影响均存在1个拐点,当参数大于拐点时均会产生较大的破坏。而侧压系数对交叉点的影响主要体现在对交叉点塑性区域大小的影响,虽无规律,但是波动范围不大。     

采场二步骤回采充填体稳定性分析研究

阿舍勒铜矿采用大直径深孔嗣后充填法二步骤回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。本文以0 m中段北1 #采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析,建立数值计算模型,基于Phase2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算分析,综合分析得出：矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求,试验采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,说明矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

阿舍勒铜矿二步骤采场回采充填体稳定性分析

阿舍勒铜矿采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。以0m中段北1#采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析。建立数值计算模型,基于Phase 2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算。结果表明,矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求。采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

用沙坝矿难采矿体采场结构参数优化研究

合理的采场结构参数是控制地压危害、实现矿体安全高效开采的重要因素。针对用沙坝矿中厚急倾斜破碎矿体,采用MIDAS/GTS和FLAC3D软件对难采矿体采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值计算,对16种不同方案的采场围岩位移及应力变化规律进行分析,并结合开采成本和采掘效率等因素确定了采场最优结构参数,即矿房高20 m,宽20 m,从而确保回采作业安全进行,取得较好的经济效益。     

南非Dilokong铬矿采场结构参数优化

南非Dilokong铬矿矿体含铬品位较高,为典型的缓倾斜薄矿体,设计采用房柱采矿法进行回采。针对Dilokong铬矿缓薄矿体的开采技术条件及采矿难题,为探求其合理的采场结构参数,实现现场的安全、高效开采,研究采用正交数值模拟试验,选取了矿房长度、矿房跨度、点柱尺寸和点柱间距4个因素,正交设计了4因素3水平9种采场结构参数模型的试验方案。通过FLAC3D软件对不同方案的围岩应力及位移分布数值模拟结果的对比分析,研究各参数对采场稳定性的影响及优化采场结构参数。试验结果表明,矿房跨度及点柱尺寸是影响采场应力集中和位移变形的重要参数,并确定了合理的采场结构参数,即矿房长度50 m、矿房跨度26 m、点柱尺寸5 m×5 m及点柱间距2 m,研究结果对现场下阶段矿体的回采具有指导借鉴意义。     

毛坪铅锌矿下向分层进路胶结充填采场结构参数优化

为探讨毛坪铅锌矿所采用的下向分层胶结充填采矿法采场结构参数的合理性,采用数值模拟手段对不同断面尺寸和不同埋藏深度的采场稳定性进行了计算,系统分析了充填体顶板及采场周边应力与塑性区等的变化规律。研究结果表明：随着进路跨度和采深的增加,进路四周拉应力值逐渐增大,当跨度超过5 m后,拉应力值已非常接近充填体抗拉强度;而当采深达到560 m时,拉应力范围几乎扩展到整个围岩,说明采场稳定性下降,存在拉破坏可能性。从本次计算情况看,在现有采深时（采深400~450 m）,进路最大跨度不宜超过5 m;而如果维持3.5 m的进路跨度持续向下开采,则适用的最大采深应在600 m左右,否则采场的稳定性难以得到有效保证。     

实体煤巷道静载型冲击孕育数值模拟研究

随着煤炭资源枯竭、开采环境恶化,矿山冲击灾害频发,严重制约了安全高效开采。针对实体煤巷道掘进冲击及其影响因素,利用数值软件对埋深、侧压系数、煤层厚度和巷道宽高比等进行了模拟研究,认为大埋深和大巷道宽高比均显著增加了围岩变形能的积聚程度,侧压系数大于或小于1以及煤厚在20 m范围内变化时也增加了巷道围岩的冲击概率,为巷道支护、补强支护参数设计以及降冲防冲措施制定提供了依据,对巷道安全施工有重要的指导意义和工程实践价值。     

某铀矿井采场顶板地压监测与对比分析

某铀矿井开采深度的增加和采矿方法的改变,给采场顶板稳定性带来了新的不确定因素。为了及时掌握深部采矿中,采用不同采矿方法时采场顶板围岩的稳定性,在-150m中段12-4采场布置钻孔应力计、压力计和位移计,分别对巷道围岩和采场顶板的表面位移、顶板压力和应力进行监测。通过对比分析监测数据,掌握了上向矸石充填法和无轨采矿法采场顶板稳定性的变化情况,为矿山的安全生产提供了科学指导。     

某矿分段采场上盘围岩稳定性分析及工程应用

为了保证某倾斜矿体分段采场的安全生产，采用理论分析和FLAC3D相结合的方法对不同条件的采场上盘围岩的稳定性进行研究；分析各参数条件下上盘围岩的当量暴露面积、应力、位移、塑性区分布等指标与采场长度、高度之间的关系；结合岩石强度理论、拉应力区分布面积及位移极限判据提出安全经济的结构参数，并通过工程应用对分析结果进行论证。结果表明：当量暴露面积随采场长度的增长率大于随高度的增长率，当采场长度大于40 m时，采场高度对当量暴露面积的影响权重逐渐增大；当采场长度和高度均为40 m时，其上盘围岩沿采场左右边缘及底部分布拉应力破坏区，最大位移量为41.77 mm，局部逐渐产生了塑性区，但各塑性区未发生贯通，可保持自身稳定。工程应用结果表明，开采过程中上盘围岩在出矿期间未出现剥离和掉渣现象，整体稳定。因此，为了有效保证采场安全和生产效率，建议矿山采场高度选择40 m，长度选择40 m。     

房柱式开采合理采留比数值模拟

为了促进矿山的安全生产管理,进一步提高房柱式采矿法在矿山的资源采出率,合理确定房柱式开采过程中的采留比例,采用UDEC数值模拟软件对不同采留比例条件下采场的矿山压力显现规律进行了模拟分析,结果表明采宽对于工作面稳定性的影响程度远大于矿柱宽度对工作面稳定性的影响程度,另外,通过对数值计算的塑性区图、垂直位移图、垂直应力图和主应力图的对比分析,最终确定在埋深128～351 m、倾角6°～10°矿层赋存条件下比较合理的采留比为4 m×4 m。     

马钢凹山露天采场南帮边坡监测及稳定性分析

针对马钢南山铁矿凹山采场开采深度加大,边坡失稳问题日益突出的现状,通过采场边坡围岩应力监测及深部岩体位移监测,得到深部岩体位移和围岩应力变化的趋势、范围,同时得出爆破震动对边坡稳定性的影响程度,并对边坡的稳定性做出评价。基于FLAC3D数值分析软件,模拟矿区开采,得到开采过程中的边坡应力、位移变化情况,通过与之前边坡监测得到的稳定性评价结果进行对比,进一步验证了边坡稳定的可靠性。得出结论：凹山采场如继续向下开采,需加强监测或者加固边坡后再向下开挖。     

白音呼布金属矿采场跨度优选与围岩稳定性分析

白音呼布矿区井下开采已经进入深部,矿体多处于构造破碎带中,节理发育、地压作用显著,围岩等级差异较大,直接影响采场的稳定性。为了探究合理的采场跨度,确保井下矿产资源高效、安全开采,采用数值模拟方法对白音呼布矿区300m中段采场进路跨度及围岩稳定性进行研究,分析了不同采场跨度对围岩位移场与应力场变化及塑性区扩展规律的影响。根据数值模拟计算结果,以采场进路监测点位移曲线、应力变化和塑性区是否贯通为依据,确定井下Ⅲ级围岩采场安全跨度。研究结果表明:Ⅲ级围岩采场进路跨度超过6m后,顶板竖向位移和两帮水平位移显著增加,采场两进路塑性区完全贯通,确定Ⅲ级围岩采场进路的最优跨度为6m。     

隧道围岩关键块体爆破安全振速研究

针对隧道掘进爆破条件下爆源附近围岩关键块体的稳定性问题,建立了关键块体受力状态的力学模型,根据刚体平衡原理建立了爆破振动速度与块体各物理量间的联系,得到了隧道围岩关键块体安全振速的计算表达式。分析表明,关键块体侧向平均正应力与埋深成正比,岩体静侧压系数对块体侧向平均正应力有显著的影响,隧道半径与块体高度的比值对块体侧向平均正应力影响不显著。同时结合实际工程案例,分析了岩体静侧压系数、累积损伤、拱顶与最大切应力区对关键块体安全振速的影响规律,为爆源附近隧道围岩安全振动速度的确定提供理论参考依据。     

急倾斜煤层矸石充填采场围岩运移规律数值模拟分析

急倾斜煤层矸石充填开采可以有效的抑制煤层及顶底板动力现象，有利于提高“支架-围岩”系统稳定性。在对急倾斜煤层矸石充填开采围岩移动变形的影响因素分析的基础上，运用UDEC数值模拟软件，对不同煤层倾角、埋深、充填率和充填体强度条件下，围岩的运移规律进行了研究。研究表明：随着煤层倾角的增加，顶板变形量和扰动范围减小，而底板移动变形逐渐增加|埋深越深，围岩的应力集中程度和最大下沉值越高|随着充填率和充填体强度的增加，采场围岩的移动变形量减少，稳定性增强。该研究可以为急倾斜煤层安全高效开采提供借鉴。