露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的数值模拟

露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的确定,是露天转地下矿山经常遇到的问题,对于矿山进行地下开采安全生产极其重要。针对铜绿山矿南露天坑下Ⅰ2号矿体露天转地下的实际情况,采用FLAC3D软件,模拟了开挖过程中境界矿柱和采场的变形和破坏情况,确定坑底境界矿柱厚度为17 m,采场矿柱厚度为5 m,为露天转地下境界矿柱厚度与采场尺寸设计施工提供了参考依据。     

充填法两步回采采场结构参数优化

后观音山铁矿露天转地下交接工作已基本完成, 为了选取合理的采场结构参数, 根据矿岩与充填体力学参数, 运用ANSYS有限元分析软件, 对充填法两步回采的采场结构参数进行了优化。利用ANSYS模拟不同采场的结构参数、采场顶板厚度及多采场回采模式下的采场应力状态和变形情况, 综合分析模拟结果, 最终确定最优方案。模拟结果表明: 采场结构参数为20 m矿柱、30 m矿房的模型为最佳方案。该结果在矿山应用中取得了很好的效果, 确保了地下矿产资源回采的安全性和高效性。     

基于多方法联合的露天转地下矿山合理覆岩层厚度研究

在露天转地下过程中需人工强制形成覆盖岩层,其对无底柱分段崩落法至关重要,不仅影响矿石回采安全,而且影响矿石回收。因此,研究覆盖岩层厚度对矿山生产具有重要意义。采用理论分析计算及PFC2D数值模拟的手段,对新疆诺尔湖铁矿露天转地下采场覆岩层厚度进行分析研究,确定该矿采场的合理覆盖岩层厚度为40m。     

某铜矿露天转地下隔离矿柱的确定研究

露天转地下隔离矿柱的确定是露天转地下开采经常面临的重要问题,对于金属矿山地下安全生产极其重要。根据某铜矿的采矿工艺、开采深度以及工程地质条件,采用理论计算和FLAC3D有限差分法数值软件对不同厚度的隔离矿柱进行了模拟分析。结果表明,当隔离矿柱厚度为 20 m时,地下开挖导致的顶板变形较小且趋于平稳。20 m是该矿山隔离矿柱厚度的最优值,能够满足安全生产要求。该分析结果为露天转地下安全高效回采提供了理论依据和技术指导。     

程家沟铁矿露天转地下采场结构参数及回采顺序研究

本文对程家沟铁矿露天转地下过渡期开采地下采场结构参数和回采顺序问题展开了深入研究。通过建立有限元模型,对3种不同方案的地下采场结构参数进行数值模拟,得出了地下开采后的矿房和边帮的应力、应变情况,初步判定其稳定性并选出了最优结构参数。在此基础上,从采场应力场和位移的角度出发,通过方案对比,最终得出了合理的回采顺序,为确保矿山在地下采场和边帮稳定前提下安全生产提供了理论依据。     

紫金山金铜矿露天地下联合开采隔离矿柱厚度数值模拟研究

对于露天与地下联合开采矿山,确定隔离矿柱的厚度过薄,易造成露天底隔离矿柱突然间崩落,反之留得过厚又会造成矿产资源的浪费,通过数值模拟手段对露天开采底部标高为+652~592 m时的露天与地下开采模型进行分析研究,并通过拟合得到隔离矿柱厚度与最大拉应力的关系曲线,确定了紫金山金铜矿露天地下联合开采的隔离矿柱合理厚度,对矿山露天与地下的正常生产以及露天采场边坡的稳定性和地下采场的稳定性有一定的指导意义。     

马郡城铁矿“三下”开采隔离层厚度及回采顺序研究

在金属矿山“三下”开采过程中,隔离层是保证地表构建筑物安全和地下采场安全开采的重要部分,其 合理的留设厚度对于实现矿山安全高效生产具有重要意义。 针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木 材厂、民房等建构筑物,造成矿区 10 线以东矿段复杂难采的问题,通过结构力学法和 K. B. 鲁别涅依特理论等 5 种方 法分别对隔离层厚度进行估算,其厚度范围为 16~ 36 m。 采用 ANSYS 软件构建矿区三维模型,结合 FLAC3D 模拟分析 不同隔离层厚度条件下第四系底部围岩稳定性特征及地表沉陷规律,并对矿块回采顺序进行优化。 结果表明:矿块 合理的回采高度上限为 40 m,隔离层安全厚度为 19 m,在估算厚度范围内,验证了理论计算结果的合理性;矿块回采 顺序为从右至左时对地表河流及建筑物影响最小。 研究结果为马郡城铁矿矿区东南角安全高效开采提供参考依据。     

柿竹园钨多金属矿露天地下协同开采安全隔离层厚度研究

安全隔离层厚度的确定对矿山露天地下协同开采的安全和产能过渡有重要意义。为了确定柿竹园钨多金属矿安全隔离层厚度,首先运用多种隔离层厚度计算理论,计算安全系数在1.2～2.0时的隔离层厚度范围。在此基础上,对不同厚度安全隔离层条件下采场顶板的力学特征进行数值模拟分析。当隔离层厚度小于80 m时,采场顶板监测点处产生的垂直位移和拉应力随隔离层厚度的减小而明显增大;当隔离层厚度大于80 m时,采场顶板垂直位移和拉应力随隔离层厚度不同变化不大。综合数值模拟和理论计算结果,最终推荐安全隔离层厚度为80 m。     

不良充填体条件下Ⅱ步骤采场结构参数优化

安徽芜湖和成矿业主矿体采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采,Ⅱ步骤采场回采进度因Ⅰ步骤采场充填质量问题而严重滞后。为安全高效回采不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场,推荐Ⅱ步骤采场采用分段凿岩低阶段空场嗣后充填采矿法,利用FLAC^3D软件与Rhino建模软件对6种不同采场结构参数方案进行数值模拟研究,确定的最优采场结构参数为：当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度为一侧大于2 MPa,另一侧小于2 MPa、大于1 MPa时,护壁厚度为3 m,顶柱厚度为5 m,间柱厚度为5 m;当Ⅱ步骤采场两侧充填体强度均小于1 MPa时,护壁厚度为3 m,顶柱厚度为6 m,间柱厚度为4 m。研究结果可为同类型矿山不良充填体条件下的Ⅱ步骤采场回采提供借鉴。     

基于Geo-Studio的高陡边坡稳定性分析

在露天地下联合开采矿山中,地下回采不可避免会对露天边坡造成一定影响,因此,必须通过科学合理的手段对其安全风险进行研判。针对永平铜矿露天高陡边坡下矿体回采的现况,通过Geo-Studio软件建立了不同剖面下的高陡边坡地下矿体回采模型,并分别运用极限平衡法中的Ordinary法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-Price法对不同水平中段及矿块下的边坡安全性进行定量分析。结果表明:在回采至高水平中段及靠近边坡的矿体区域时,对边坡的影响较大,安全系数低;借助采场边坡滑坡风险等级,对回采矿块的安全等级进行划分,最终得到6个危险矿块。研究成果为露天矿山邻近高陡边坡井下矿体的安全回采提供了重要理论参考。     

露天矿高边坡钻孔采矿法的参数研究

以义马矿业集团(义煤)北露天矿为例，建立螺旋钻机开采钻场有限元模型，对不同钻孔间距和垂向隔层厚度进行数值模拟计算，研究了钻孔周边煤柱随钻孔间距和垂向隔层厚度变化的位移场和应力场分布，揭示了边坡的变形形态特征和变形机理，表明钻孔间煤柱宽度和隔层厚度对边坡稳定性起关键作用，从而导出露天矿到界边坡稳定的极限条件下，采用螺旋钻机技术回收露天矿最终境界边坡煤柱的最优开采方案。     

考虑软弱夹层蠕变特性的某矿山边坡稳定性研究

为研究软弱夹层的存在状态对岩土体强度变形特性的影响，选用PFC3D离散元软件进行不同条件下的复合岩样标准三轴试验模拟，深入分析其强度变化规律及变形破坏特征；借助FLAC3D软件建立了依托实际工程的三维模型，选用考虑蠕变特性的Burgers模型，对露天矿山边坡的稳定状态进行深入分析，得到如下结论:（1）软弱夹层的倾角、厚度、层数等参数均对复合岩样的强度有显著影响；（2）随着夹层倾角增大，三轴试样产生大量剪切裂缝；随着夹层厚度增大，三轴试样由剪切破坏向张拉破坏转变；随着夹层层数增加，三轴试样呈现中间部位的张拉破坏；（3）当考虑露天矿山软弱夹层的蠕变特性时，其强度折减系数为1.16，比不考虑蠕变特性降低了约10%，可为实际工程提供更高的安全存储。     

露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究

境界顶柱是露天开采和地下开采有序进行的保证,其合理的厚度对露天转地下具有重要意义。为确定新桥矿露天转地下境界顶柱安全厚度,运用厚跨比法、荷载传递线交汇法和结构力学方法对境界顶柱安全厚度进行理论分析与计算,并用ANSYS对不同跨度和不同境界顶柱厚度进行数值模拟。通过对理论计算和数值模拟结果的分析,得到了不同采空区跨度下的境界顶柱安全厚度。根据分析结果可以有效地确定矿山的境界顶柱厚度,为露天转地下安全生产提供可靠的指导。根据矿山30 m的实际开采跨度,推荐新桥矿的境界顶柱安全厚度为24 m。     

基于能量法的露天开采下采空区顶板安全厚度研究

为了确定露天开采下采空区顶板安全厚度,基于力学理论,分析了露天开采下采空区顶板受力特性,建立其固支梁力学结构模型。根据能量守恒原理,推导了由顶板弯曲应变能、水平荷载做功和垂直均布荷载做功组成的采空区顶板结构总能量方程,获得了采空区顶板势能函数解析式。采用突变理论,建立了采空区顶板系统的尖点突变模型,获得了采空区顶板失稳判别式,推导出采空区顶板安全厚度计算模型。对某露天矿采空区顶板厚度进行了应用案例分析,理论计算出的最终采空区顶板临界厚度为11.34 m,与现场安全预警经验值12 m基本一致。表明所建立的采空区顶板安全厚度计算模型合理可行,可为露天开采下采空区顶板安全厚度设计提供一定的理论依据和工程指导。     

Substantiation of Protective Cushion Thickness in Mining under Open Pit Bottom with the Caving Methods at Udachnaya Pipe

The results of the research aimed to substantiate parameters of loose ore and rock mass (protective cushion) formed to protect and isolate underground mines from the open pit mine at Udachnaya kimberlite pipe under mining with the caving methods are presented. The thickness of the cushion is determined based on the effect of an impact of caved rocks and the resultant air blast, and is meant to isolate aerodynamically and thermally the open pit and underground mines. The thickness of the protective cushion is calculated with regard to an increase in the depth of mining down to a level of –680 m.

     

露天台阶下空区安全隔离层计算及稳定性分析

我国很多露天矿山存在开采境界下有空区危害的现象,安全隔离层厚度及稳定性分析是保证露天安全开采的关键,也是迫切需要解决的问题。以广东省大宝山露天矿开采为例,理论计算得出不同跨度下的安全隔离层厚度,再结合数值模拟软件建立二维空区模型进行模拟,比较理论计算和数值计算的结果。通过二者的比较最终得出不同跨度下最佳的安全隔离层厚度。最后就矿山具体存在的空区群,建立三维空区群模型进行稳定性分析。为露天开采境界下空区稳定性分析提供了一套系统的方法。     

软弱夹层对露天矿边坡稳定性的影响

软弱夹层或软弱结构面的存在,引起边坡蠕动变形破坏,威胁露天矿边坡稳定。通过探讨含软弱夹层边坡的破坏机理,分析含软弱夹层边坡的破坏形式,并结合矿山实际情况,运用ANSYS软件,建立含有软弱夹层的露天矿边坡体模型,并通过有效数据进行分析,确定该露天矿边坡体是否稳定,从而确定软弱夹层对露天矿边坡稳定的重大影响。在工程实践中,应详细查明软弱层位置,提早制定有效的边坡防护措施。     

黄土丘陵露天矿复垦土地适宜性分区的方法与运用

合理安排露天矿复垦后平台边坡土地里利用布局是露天矿复垦的关键环节。该文以山西省吕鑫露天矿为例,根据物种生长的"适地适种"原则,分析原地貌环境下耕地、林地、草地对海拔高度、土层厚度、地形坡度、地形坡向等立地环境的要求,构建土地利用适宜性评价指标体系,对复垦后的平台边坡合理安排土地利用方式。结果表明:1研究区耕地分布主要海拔高度在1240m~1380m,土层厚度在100cm以上,坡度基本在6°以内;林地在各海拔高度内分布均匀,在土层厚度80cm的坡度低于25°的平台和阴坡上分布较广;草地在各海拔高度、土层厚度、坡度和坡向范围内分布均匀;2该矿区复垦后宜耕地面积约为594.47hm2,占矿区总面积的46.3%,宜林地面积约为340.94hm2,占矿区总面积的26.56%,宜草地面积约为348.45hm2,占矿区总面积的27.14%。     

倾斜煤层窄长形露天矿横采内排分期境界优化

为了使采用横采内排开采程序的倾斜煤层窄长形露天矿开采境界最优化,依据露天开采原理,提出一种分时期优化境界的方法。该方法依据剥离物流向流量的变化,将其矿山工程划分为3个时期,即:全部外排期、部分内排期、全部内排期;通过构建各时期剥、采、排工程位置模型,分析了开采过程中不同时期剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比的影响,揭示了经济合理剥采比与内排工作线推进度的关系,构建了各煤、岩层边帮厚度拟合函数,阐释了采用循环判断方式确定剖面最优边帮位置的方法,给出了分期境界优化的原则、适用条件及优化模型。将此方法运用于神新能源黑山露天煤矿,结果表明:经济合理剥采比由8.06 m~3/t逐期增加至10.54 m~3/t,较原设计境界经济可采储量增加44.95 Mt,服务年限增加4.26 a,实现了露天开采经济效益最大化。     

露地联采采场结构参数优化研究

境界顶柱和采场结构参数设置关系到露天和地下联合开采矿山的安全和资源回收率,科学设置采场结构参数具有重要的工程价值。本文以某矿露天地下联合开采工程为背景,在理论分析法计算矿房宽度基础上,结合有关研究成果和矿山开采实际,设计12种境界顶柱和矿房宽度组合方案,采用FLAC3D数值计算软件模拟分析分步开采过程中关键监测点的位移、剪应变增量和塑性区变化规律,探索最佳顶柱厚度和矿房宽度组合。结果表明,随境界顶柱厚度增加,矿房宽度可相应增大,但增大程度有限,矿房极限宽度为18m;矿山最佳方案为境界顶柱50m和矿房宽度15m,30m顶柱15m矿房宽方案次之。