石膏矿采空区稳定性主要影响因素正交试验研究

采用房柱法开采的石膏矿山,采空区稳定性的主要影响因素为矿柱和护顶层。基于Bieniawski矿柱强度公式和＂伏萨尔梁＂概念对矿柱的安全系数和护顶层抗压缩破坏安全系数进行了计算,并采用正交试验方法,对影响矿柱及护顶层稳定性的各因子进行了敏感度分析。结果表明：矿柱稳定性的主要影响因子为矿柱尺寸,其次为上覆岩层厚度;石膏护顶...     

石膏矿采空区地面塌陷特征的离散元模拟

邳北石膏矿区由于石膏矿大量开采引发的采空区地面塌陷灾害日益严重,掌握石膏矿采空塌陷过程及控制因素,对保障矿区人民生命财产安全具有重要的意义。根据希州石膏矿典型的工程地质条件,利用MatDEM建立了采空区离散元模型,研究了矿房数量、矿房尺寸、矿柱宽度以及护顶层厚度对采空区塌陷特征的影响,同时研究了塌落拱稳定的影响因素,揭示了采空塌陷特征和机理,模拟所得的塌陷深度与影响范围与实际调查结果相近,验证了离散元用于石膏矿采空区地面塌陷研究的可行性,为邳北石膏矿采空区塌陷的监测设计、预测预报以及灾害防治提供了理论参考。     

某硬石膏矿地下开采长期稳定性研究

为了研究某硬石膏矿长期稳定性,通过构建矿山开采模型,采用Burgers蠕变本构模型,对矿山开采全过程进行数值模拟分析。结果显示,随着采空区存续时间变长,各中段采空区水平位移差和垂直位移越来越大,增加幅度逐渐减少,围岩变形趋于稳定。石膏矿模拟开采后100 a内的最大主应力值为21.7 MPa,采场围岩最大垂直位移为35～40 mm,最大Y向水平位移量为36 mm,最大X向水平位移量为26 mm,均处于允许强度和变形范围内。该石膏矿采场围岩长期稳定性较好,为类似石膏矿山长期稳定性分析提供了可供参考的案例。     

分段空场崩落采矿法顶板稳定性分析

蜂子山铅锌矿ⅪV1主矿体上下盘围岩均不稳固,试验应用改进的分段空场崩落采矿法。采用三维有限元对其护顶矿层和隔离矿柱的稳定性进行模拟分析。通过比较4种方案的应力、安全率和塑性区分布,优选了合理的采场结构参数。研究结果表明:矿房回采时,护顶层厚度对顶板稳定性有显著影响,顶板稳定性随护顶层厚度增加而提高;采场跨度对顶板稳定性也有较大影响,随采场跨度增加而降低。选取适当的护顶层厚度和控制采场跨度可有效保证空场稳定性,论文研究成果可为实际采矿设计和岩层控制提供理论依据。     

石膏矿反程序开采技术研究

为了促进石膏矿山的安全生产管理,确定合理的采膏方法及开采参数,开展了对矿房矿柱设计及受力、稳定性、房柱尺寸及层间距稳定性的研究,结果表明,石膏矿反程序开采,不仅能够保证现场安全生产,而且可以有效降低采房顶板垮落和矿震事故的发生机率。并通过利用简支梁或固定梁理论及辅助面积理论,计算出采房的跨度和膏柱的宽度。最终确定在采房宽度4.0m,膏柱宽度5.0m,留设不少于1.5m的护顶膏,1.0m的护底膏时对开采最为有利。     

石膏矿矿柱稳定性分析及试验研究

通过岩石力学试验,运用Hoek-Brown准则及Roclab软件得出石膏矿岩体的力学参数。基于矿柱上的荷载、矿柱中的应力分布和矿柱自身强度的计算方法,得出某石膏矿山条形矿柱的安全系数为1.5～2.0。根据Bieniawski的面积承载理论和强度计算公式,采用反分析法对矿柱进行稳定性分析。结果表明,在开采深度为130 m时推荐的采场结构参数为:条形矿柱宽度≥6 m,矿房跨度≤10 m,矿房高度≤10 m。整个分析过程简单可靠,可以为石膏矿矿柱稳定性分析提供参考。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

某方解石矿山露天转地下开采护顶矿柱厚度确定

在露天转地下开采过程中,护顶矿柱厚度的确定意义重大。若留设的护顶矿柱厚度较薄,可能会造成露天采坑底部护顶矿柱突然崩落,在采空区形成强动力冲击,极大威胁井下设施及作业人员的安全。若留设的护顶矿柱厚度过大,会在一定程度上影响到矿山的经济效益。因此,在确保安全的前提下,选择合理厚度的护顶矿柱能实现矿山效益及安全的最大化。针对以上问题,采用公式法对某方解石矿山护顶矿柱厚度进行了计算,当采场跨度为15 m时,护顶矿柱最大值为19.8 m,最小值为5.9 m;通过进一步模拟分析,确定采用15 m护顶矿柱时,采场变形较大,分别采用20、25 m护顶矿柱厚度时,各采场、间柱以及边坡变形值趋于稳定。最终确定某方解石矿山露天采坑底部护顶矿柱厚度需在20 m以上。     

顶板岩性对近距离石膏矿层上行开采采场稳定性的影响

文章就顶板岩性对石膏矿层上行开采采场稳定性的影响进行探讨，认为直接顶的岩性是影响采场稳定性的主要因素；而老顶的岩性对采场稳定性的影响较小。     

三山岛金矿面临的采场稳定问题

三山岛金矿是我国唯一的滨海地下金矿，矿床类型为典型的”焦家式”金矿床，设计采用点柱式水平充填采矿法开采。从开采至今矿山一直存在着采场稳定性差，而采场稳定性影响着采矿生产能力问题，随着开采的延续，其稳定性将进一步恶化。本文以此矿山采场宕体失稳的典型现象来说明矿山面临日趋严重的采场岩体稳定性问题。     

石材矿山地下采场结构参数正交数值模拟试验研究

采用露天开采的石材矿山存在一系列问题,如破坏植被、污染环境、高陡边坡潜在地质灾害危险、剥离量大、经济合理剥离比接近境界剥采比而迫使矿山关闭等。为有效开发石材矿产资源,开展石材矿山地下开采技术研究,尤其是地下采场结构参数的研究是十分必要的。以某地下大理石矿山为工程背景,采用多指标综合评价、数值模拟与正交试验相结合的方法,对地下采场稳定性影响因素进行了综合指标评价与敏感度分析,并在此基础上优化了采场结构参数;结果表明:(1)采场跨度对采场稳定性的影响最大,顶板厚度和采场高度的影响次之,矿柱宽度的影响最小;(2)地下采场结构参数为跨度8m,顶板厚度6m,高度16m,矿柱宽度6m。研究成果可为类似石材矿山地下采场结构参数设计提供参考。     

小煤矿破坏区关键承载层的构建机理与应用

矿井井田开采范围被小煤矿破坏的现象普遍存在,为避免煤炭资源的浪费,提出以构建关键承载层为基础的小煤矿破坏区先充填后复采的处理方法。建立了破坏区顶板垮冒冲击关键承载层的力学模型,研究了破坏区关键承载层厚度的确定方法、充填材料的选择及分层充填技术。结果表明：平朔井工二矿复采面关键承载层厚度达到5 m能保障顶板和煤壁的稳定性;用无机材料对破坏区进行分层充填形成强度不同的截割层和关键承载层,使其达到正常煤层的回采要求并降低了成本。研究结果对类似条件下的煤层开采有理论价值和实际指导意义。     

某铜矿分段空场嗣后胶结充填人工假顶厚度计算及分析

某铜矿采用分段空场嗣后充填法进行回采,开采过程中留有大量矿石在顶柱中成为永久损失。为安全有效地回收遗留在顶柱中的高品位矿石,需在上中段底部铺设人工假底作为下中段的人工假顶。由于人工假顶厚度是影响巷道稳定性的重要因素,因此本文针对该铜矿的2640m中段建立了钢筋混凝土人工假顶力学模型并进行受力分析。在此基础上利用塌落拱原理与组合梁理论分别计算了人工假顶的厚度,并得出该矿的人工假顶厚度为1.5m。该方法可为同类矿山借鉴。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC^3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场跨度开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果对类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

石膏矿山顶板破坏机理探讨

近几年来，国内的石膏矿山中，大规模采空区顶板冒落事故频繁发生。目前，对于石膏矿山大规模顶板冒落发生机理研究的还很少。根据近几年对石膏矿山的现场调查，结合岩体力学的相关理论和数值模拟技术，得出石膏矿采场顶板冒落及大规模采空区顶板冒落主要是由于石膏矿柱流变特性使其强度变低及随着采区的扩大，石膏矿柱应力增大等而引起的。     

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。     

大昌矿业上向分层采矿法工艺优化研究

在矿山开采中,上向分层充填采矿法应用较为广泛,传统的上向分层充填采矿法每班作业人员进入采场进行凿岩落矿,采场顶板局部稳固性难以保证,大块率较高,需要进行二次破碎,工作效率低,施工成本高。为克服上述问题,采用逐层挤压、光面爆破采矿方法,再进行采场顶板光面爆破。这种方法大块率少,爆破成本低,采场顶板较为平整,减少对围岩的扰动,保持围岩的稳定,作业人员在采场内施工较为安全。     

龙头山矿段采场结构参数及地压控制数值模拟研究

矿山地下开采过程中,顶板控制对采场地压控制有着直接的影响,分析影响采场围岩稳定性关键因素及破坏机理十分必要。为保证龙头山矿段采场安全、高效开采,运用FLAC3D数值模拟软件对该矿段采场结构进行模拟研究,分别模拟研究了该矿段在空场和切顶条件下的采场结构参数。结果表明:龙头山矿段在空场条件下开采,安全隐患较大,顶板容易发生冒落,形成冲击地压。同时提出合理的采场结构参数与地压控制措施,研究成果为矿山开采选择合理的采场结构参数提供依据。