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。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

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。     

FLAC3D数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床为研究对象,基于Auto CAD-ANSYS-FLAC^3D等软件进行耦合建模,分别建立200 m和300 m不同开采深度的单一地下开采模型和在露天终了边坡为45°倾角时露天转地下开采模型,并展开了数值模拟试验。研究表明:当边坡高度为200 m时,整个露天转地下开采过程中边坡岩体及采场覆岩整体稳定;边坡高度为300 m时,边坡侧塑性区出现贯通,边坡岩体将发生弯曲下沉破坏。综合经济和安全性考虑,建议控制露天边坡高度在200 m以内。相关研究结果可对磷矿山地下开采工程提供一定的技术参考价值。     

我国露天开采及其存在的主要工程地质问题

由于露天开采的发展,边坡的变形破坏日益增加。本文根据我国露天开采的实践,概叙了目前我国露天开采的现状,总结了露天开采工业的特点,主要是各类露天矿开采的发展极不平衡;露天矿的规模及开采深度较小及边坡的变形破坏愈来愈多。边坡的变形破坏,其基本原因在于受露天矿的各种工程地质因素的影响。露天矿的主要工程地质问题包括:矿区的地应力状态,特别是区域性地质构造应力场对露天边坡的稳定性具总体的控制作用;复杂的或比较复杂的岩体结构及岩层组合的介质结构特性,受地下开采影响的移动岩体上的露天开采问题及溶蚀岩体中的露天开采问题;以及显著影响露天坑边坡稳定性的地下水问题等。同时分析了由露天开采而引起的各种环境工程地质问题。这些对露天开采及露天矿边坡的稳定性评价具有一定的参考价值及实际意义。     

深凹露天坑排尾砂后地下采区稳定性分析

鲁南矿业王峪矿段深凹露天矿闭坑后,由于矿区尾矿库的库容不足,提出了露天坑底部排放尾砂的工艺。通过ABAQUS大型有限元数值软件,模拟了露天坑采结束-坑底干排尾砂-露天转地下第一阶段采矿全过程,分析了露天边坡位移变化趋势以及露天转地下采区的应力分布情况,得出结论：露天坑底排尾砂后地下开采区域应力场没有明显的增加,同时围岩体的塑性区域没有贯通;原露天边坡的水平与竖直位移均在可控范围内。并针对露天转地下过程中坑底积水情况,提出了工程上的防排渗措施,具有较好的工程参考价值。     

露天转地下开采充填体合理强度研究#br#

为保障矿山在露天转地下开采时既安全又经济,合理的充填体强度是关键因素之一。以姑山铁矿露转井工程为实例,采用数值模拟的方法,揭示了井下开采中采用不同强度充填体充填空区后围岩的塑性区分布、位移和应力的响应特征,以及对露天边坡稳定性的影响情况。通过分析可以确定姑山露天转地下开采充填体合理强度为1.6 MPa左右。     

露天转地下开采不同坡高影响下覆岩采动 响应特征研究

以云南滇池周边典型的缓倾斜含软弱夹层中厚磷矿床露天转房柱法地下开采为研究背景,通过现场 勘查取样和室内岩石力学试验,基于 AutoCAD、ANSYS 和 FLAC3D等软件进行耦合建模,对倾角为 45°时边坡高度为 50 m 和 80 m 的上覆岩层位移与应力响应特征进行动态模拟和对比分析。研究结果表明：在露天终了边坡为 50 m 时,地下开采对覆岩影响相较 80 m 坡高小,此时围岩相对稳定,塑性区面积较小,整个岩体处于相对稳定状态。露 天终了边坡为 80 m 时,开采对覆岩的扰动较大,回采完毕后矿柱处于临界破坏状态,塑性区较 50 m 坡高进一步发 育并延伸至坡面,不利于矿山的安全稳定。研究成果确定了该矿山露天终了边坡的合理高度范围,对矿山的安全、 经济生产具有重要的理论指导意义。     

L工作面露天转地下开采边坡及围岩的移动变形机理分析

以某煤矿L工作面露天转地下开采为例,应用FLAC3D软件进行数值模拟,结合矿区地质条件和数值模拟结果,对露天边坡和地下开采上覆岩体的应力场及位移场进行了详细分析,归纳出了L工作面煤矿在露天转入地下开采时围岩的力学环境变化特点和移动变形规律。在从里向外的地下开采过程中,工作面前后煤壁及周围岩体更易发生应力集中,边坡和采空区上覆岩体的移动矢量指向采空区,使边坡角减小,坡高降低,有利于边坡稳定。     

露天边坡滑体冲击下围岩变形特性分析

露天转地下矿山边坡稳定性是一个当前广泛存在的问题,合理评估边坡失稳滑移对边坡底部围岩的影响及破坏效应对地下开采有重要的工程意义。以大冶铁矿露天开挖形成的边坡为工程背景,运用二维数值模拟软件UDEC,对滑体的滑移过程进行了数值模拟分析,从应力场、位移场入手,研究了边坡滑体失稳后其冲击力作用下边坡底部围岩应力应变规律。模拟结果表明：用离散元软件可有效模拟滑体失稳过程,滑体失稳后,其冲击作用影响范围主要集中在北帮边坡坡脚,而对采矿区和南帮边坡影响不大,采矿区和南帮边坡主要受滑体失稳后形成的堆积体的重力作用影响;竖直方向上,围岩受冲击影响程度随深度的增加而减弱;水平方向上,南帮边坡受滑体影响程度远小于采矿区和北帮边坡坡脚。     

尖山露天转地下开采围岩变形规律相似模拟实验研究

攀钢尖山采场露天转地下采用无底柱分段崩落法开采,结合现场工程地质,以相似材料模拟为主要研究手段,对尖山采场1000 m之上的4个阶段采场进行模拟,对开采过程中围岩的移动破坏范围进行研究,实验得出的主要结果如下:露天开采与地下开采两种开采方式对围岩影响的不同,造成两侧围岩,特别是边坡部分的应力分布较为复杂,其外在表现形式之一为转地下开采前后围岩的变形速度不同;随着回采深度的增加,围岩的变形量逐渐增大,变形区域逐渐扩展,向两侧和深部传递;受断层的影响左侧围岩对开挖的反应比右侧围岩敏感,位移移动和破坏变化比右侧大,断层处围岩的稳固性比周围围岩稳固性差,断层面的存在对变形的传递有阻断作用;覆盖层对于控制两侧围岩的变形具有很大的作用。     

露天转地下开采边坡失稳动力冲击灾害演化机理

以杏山铁矿为例, 通过相似实验研究了地下矿体开采过程中边坡岩体的破坏形态, 揭示了露天转地下开采边坡失稳导致的动力冲击灾害发生机理, 即随着矿体的向下开采, 边坡岩体会循环进入能量积蓄和突然释放的过程, 导致坡体内部损伤微裂隙的迅速扩展贯通, 使大范围的坡体滑移冲向地下采场上部覆盖层, 对地下生产活动造成循环动力冲击灾害。     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

露天转地下不扩帮延伸开采对边坡稳定性影响研究

针对归来庄矿业公司露天转地下面临露天开采即将到达设计深度,而地下工程尚未施工完毕,过渡期时间紧、生产压力大,露天边坡高陡、局部地段稳定性较差等难题,提出了露天转地下不扩帮延伸开采方法,在回采矿石充填采空区同时形成人工境界矿柱,隔离露天与地下回采,同时增加露天产的回采方案.利用强度折减法和具有拉剪破坏分析功能的FLAC程序,对露天不扩帮延伸开采技术对边坡稳定性影响进行分析.通过不断折减岩体材料的力学强度参数,使围岩塑性区接续扩展,直至边坡发生破坏,此时折减系数即为安全系数.计算结果显示开采到-40m设计深度时,边坡安全系数为1.46～1.5,符合国标一级边坡的标准,适宜进行延伸开采;当露天分区延伸至-50m后,剪切应力集中位置调整到三角矿柱与上盘边坡的结合部,位移突变时的折减系数为1.321～1.355之间,此时边坡仍保持稳定.当三角矿柱回采后边坡整体安全系数降至1.256～1.288,但随着矿房充填完成后边坡的安全系数增至1.321～1.355,达到了三角矿柱回采前的边坡稳定程度,边坡仍处于稳定状态.实践证明:该技术安全可靠,可为类似工程提供参考.     

大规模地下采矿对露天-井工协同开采影响分析（增刊）

本文针对甲玛铜多金属矿露天-井工协同开采问题,采用数值模拟、相似模型试验和有限元强度折减法分析了大规模地下充填开采的覆岩移动特性和大规模开采对露天边坡稳定性的影响。分析结果表明,大规模地下充填开采后覆岩产生一定程度的下沉,开采引起的地表变形相对剧烈区域包括了角岩露天坑的西边帮区域。相似模型实验与数值模拟变形趋势一致,上覆岩层的位移在嗣后充填后得到了有效控制。大规模地下充填开采对于边坡的稳定性影响甚微。     

司家营铁矿Ⅲ采场露天转地下境界顶柱合理厚度研究

针对露天转地下开采中境界顶柱的合理厚度问题，结合司家营铁矿实际情况、地质资料和采矿资料，应用FLAC^3D软件建立矿体的力学模型，模拟境界矿柱的受力及其塑性区分布情况，研究境界顶柱、间柱厚度以及间柱之间的间隔距离对矿柱应力分布以及塑性区分布的影响，从而确定境界矿柱的合理厚度及其他的相关参数，为该矿山露天转地下生产顺利进行提供科学依据。     

露天转地下过渡层开采及处理方案研究

对露天转地下开采中的过渡层以上露天坑积水问题、露天部分的生产与过渡层处理之闻的关系、过渡层本体的地压与监控、过渡层以下首层开采的生产安全、地下开采引起的露天边坡失稳、过渡层开采及处理形成覆盖岩层问题等开展深入研究。通过资料收集、物理力学试验、检测与监控、数值分析与计算、工业实验及论证等项科研工作的开展，最终制定出科学合理的解决方案。实现了真正意义上的露天转地下开采。