深部回采切顶层结构参数优化研究

本文以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC^3D对设计的结构参数进行稳定性分析。研究结果表明：切顶凿岩硐室宽度3.5m条件下,条柱的宽度应设计为4.5m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割槽布置在矿房长度方向的端部,将切顶联道布置在矿房宽度方向的端部。按研究成果设计的大红山铜矿深部采场切顶凿岩硐室在服务矿房回采过程中,可满足安全作业的要求。     

顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明：切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

大直径深孔开采关键技术优化研究

为探索低品位厚大矿体大直径深孔开采最优方案,全面改善大直径深孔开采的技术经济指标。以乌兰矿低品位厚大矿体开采为研究对象,优化研究大直径深孔开采凿岩硐室布置方式、炮孔布置孔网参数、底部结构大直径深孔一次爆破成型工艺,开展采矿方法现场工业试验,验证优化方案的可行性并获取相关的技术经济指标。研究结果表明：凿岩硐室点柱宜采用中央条柱布置方式,条柱宽度为2 m,采场炮孔可全部设计施工为垂直孔。沿采场宽度方向布置6排炮孔,炮孔排间距宜调整为3 m,采场炮孔设计总量明显减少;大直径深孔自凿岩硐室底板施工至堑沟底部结构,通过大孔爆破崩矿一次形成堑沟底部结构,大幅降低采场采准周期。低品位厚大矿体大直径深孔开采关键技术优化,可改善低品位矿体大直径深孔开采技术经济指标,为同类矿体的高效开采技术提供借鉴。     

爆破动力荷载作用下大直径深孔采场凿岩硐室稳定性研究

条形矿柱对于大跨度VCR法采场凿岩硐室的稳定性具有重要作用。为探究爆破动力荷载作用对矿柱稳定性的影响,基于沙溪铜矿爆破振动测试,运用FLAC3D动力计算对沙溪铜矿VCR采场上部硐室在条形矿柱宽度为5 m的情况下进行动力学模拟,爆破振动作用下凿岩硐室条形矿柱和顶板的位移、应力和塑性区结果表明,大规模爆破振动下5 m条形矿柱的凿岩硐室稳定性较好,为确保长时间安全作业,建议加强凿岩硐室条形矿柱两端和硐室顶板的支护工作。     

罗河铁矿凿岩硐室条柱破坏原因分析

罗河铁矿采用垂直深孔阶段空场嗣后充填法进行采矿,开采过程中经常出现凿岩硐室之间预留条形矿柱发生破坏的现象.为了找出条柱破坏原因,针对现场情况,对-455 m水平凿岩硐室条柱爆破影响效应进行动力数值模拟研究,分析凿岩硐室条柱在动载荷条件下的次生应力、变形、位移、破坏接近区和塑性区等特性.研究表明,条柱大面积片帮破坏主要是...     

垂直深孔阶段崩矿嗣后充填采矿法凿岩硐室结构研究

为解决传统垂直深孔阶段崩矿嗣后充填采矿中凿岩硐室与底部结构需分别设计和分别施工的问题, 通过改进凿岩硐室结构, 使凿岩硐室既可作为下阶段矿块回采的凿岩硐室, 又可作为上阶段矿块回采的底部结构, 实现了凿岩硐室一结构多用途, 从而达到降低生产组织难度、减少采切工程量、降低生产成本、保证工程安全的目的。     

缓斜极厚矿体开采安全切顶厚度研究

针对某锡矿山缓斜极厚矿体采场采用高阶段、大直径深孔落矿分步骤回采过程中采空区上方切顶硐室的安全性问题,综合采用弹性力学理论和数值分析方法,研究了采场开采安全切项厚度.在采用弹性力学方法提出了采场凿岩硐室长度为26 m,跨度为12m,采场安全切顶厚度为6m的基础上,采用数值分析方法对采场安全切顶厚度进行了分析验证,并开展了切顶硐室表面位移及围岩应力的现场监测研究.研究表明:数值分析得出的最大拉应力值0.96 MPa小于抗拉强度,且安全率为2.98,最大位移监测值7.58 mm与数值分析值8mm相近,故采场切顶厚度为6m是合理的,可确保采场切顶作业过程的安全.研究成果已用于矿山生产实践,有效解决了该矿运用大直径深孔落矿开采缓倾斜极厚矿体时采场切顶硐室的安全性问题.     

大结构连跨凿岩硐室稳定性分析及支护模拟研究

针对司家营南区矿块大结构参数连跨凿岩硐室布置特点,建立了以载荷、跨度、拱失为变量的超静定三铰拱力学模型,并对硐室围岩稳定性进行了计算,提出加宽硐室间柱至3 m,减小硐室跨度至6 m,实施锚网喷联合支护,约束间柱横向变形的加固措施。同时,研究得到锚杆长度为2 m,间排距为1 000 mm×1 000 mm,采用直径为6.5mm的钢筋,网距300 mm×300 mm,喷射混凝土厚度150 mm的锚网喷支护参数。最后,利用FLAC~(3D)对联合支护进行数值模拟,结果表明优化后的硐室结构尺寸经过锚网喷联合支护能够满足承载要求,限制顶板沉降约72.7%。     

罗河铁矿凿岩硐室条柱开采扰动效应研究

针对罗河铁矿20联巷以北高阶段采场的凿岩硐室预留条柱大面积破坏现象,采用计算机数值模拟技术,分析了硐室支撑条柱的采场稳定性。结果表明:矿体拉应力主要位于采空区顶板处,压应力主要集中于中间条柱和两帮矿体处。左右硐室开采扰动后岩体的最大主应力值随着y轴的延伸而逐渐变化,后续的开采活动产生了明显应力扰动。     

高应力破碎大断面硐室掘进与联合支护技术研究与实践

为确保中关铁矿阶段空场嗣后充填采矿法大断面凿岩硐室的掘进及支护安全,针对硐室断面大、地应力高、围岩破碎等特点,研究并采用"硐室联络道+导硐+扩刷+条形矿柱"一次掘进和"锚网喷+长锚索"联合支护技术。凿岩硐室联络道及导硐施工过程采用临时支护,导硐全长贯通施工后组织后退扩刷,条形矿柱旁采用光面爆破确保成型质量,结合围岩松动圈理论并参考国内外同类矿山大断面硐室掘支的施工经验,确定锚索支护参数,锚网喷支护完成后组织锚索预控顶联合支护。实践表明:该技术施工安全性高,凿岩硐室成型及稳定性好,可为类似地质条件矿山提供借鉴与参考。     

大体积充填体下隔离中段凿岩硐室顶板安全厚度研究

充填体下隔离中段矿体大直径深孔采矿的难点主要是凿岩硐室的布置及顶板稳定性问题。对某铜矿山450 m中段矿体,经过方案比较及综合分析,从安全可靠角度出发,确定增设辅助中段布置凿岩硐室方案为最优布置方案,并采用弹性力学小变形薄板理论计算凿岩硐室顶板的最小安全厚度,为矿山隔离中段矿体安全回采提供了依据。     

深井采场凿岩硐室稳定性模糊综合评价

为了确定合理的支护方案,需对凿岩硐室的稳定性进行评价.全面分析了影响深井采场凿岩硐室稳定性的因素,并将影响因素分为4类.运用模糊数学中的综合评判法建立了硐室稳定性的评价模型,该模型包含二级模糊综合评判,共考虑了18个影响因子.此外,还建立了相关因子的隶属函数.以铜陵冬瓜山深井开采为实例,对采矿方法试验采场凿岩硐室的稳定性进行了评价.评价结果表明,该凿岩硐室的稳定性属于较稳定类型,且偏向于中等稳定类型.这一结果与现场实际情况较吻合.     

深井软岩硐室群合理布置的数值模拟研究

以新河煤矿-980m硐室群为研究背景,对硐室群相邻壁龛之间的最佳布置距离进行研究。运用数值软件,模拟研究不同宽度保护煤柱下等断面硐室及不等断面硐室围岩应力及位移的变化规律,最终确定硐室间合理的分布宽度和硐室群的布置。结果表明,随着相邻壁龛之间的距离在一定的范围内变化,其应力分布及围岩变形呈现出相似的变形特征;将壁龛间距控制在5~6m范围内,其稳定性最佳。     

深埋节理岩体凿岩硐室联合支护参数优化研究

针对地下矿山日益增加的支护成本,在保证矿山安全生产的前提下,不断优化支护参数才能控制支护成本。根据某铜矿的实际情况,在大量节理、裂隙调查数据的基础上,利用Dips软件分析并获得了凿岩硐室及周边矿岩的优势结构面,并根据该矿山实际的支护参数,利用UNWEDGE软件研究并分析了优势结构面在凿岩硐室周边切割形成的楔形块的安全系数,即凿岩硐室整体的安全系数,最终,结合矿山的安全需求,按照锚杆类型优化了不同的支护参数,降低了该铜矿的支护成本。     

某大型地下硐室不良地质体变形及控制措施研究

某地下硐室群地质条件复杂,根据前期地质勘探揭露的地质资料,该硐室区存在大量的不良地质体( PH 条带)。 通过不同的计算分析方案,采用三维有限元数值分析软件 MIDAS-GTS / NX,精确模拟了 PH 条带等大型地质 结构面,研究地下硐室开挖过程中 PH 条带宽度与围岩变形及塑性区分布特征,并在此基础上对硐室群进行加强支护 等措施。 结果表明:地下硐室群的围岩稳定性与不良地质体的厚度有关,即 PH 条带宽度越大,对硐室群围岩稳定性 影响越大。 数值模拟结果较好地体现了不良地质体对围岩稳定性的破坏特征,可为制定大型地下硐室群的开挖设计 和支护措施提供较好的科学依据。     

VCR采矿法采场结构参数优化研究

VCR采矿法采用深孔爆破技术,比普通的分层爆破采矿法的生产能力高许多.对凿岩硐室的参数优化、采场底部结构的优化、采场采准工作、切割工作和爆破进行研究,为VCR法应用于崩落法矿山提供技术理论基础.     

深部构造复杂区大断面硐室群围岩稳定性模拟分析

以某煤矿-770 m扩容泵房为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,研究得到深部构造复杂区内大断面硐室围岩的变形破坏原因和稳定性控制对策,运用数值分析软件FLAC 3D 分析了耦合支护后泵房立体交叉硐室群应力场、位移场和破坏区特征,并对硐室稳定性和支护参数的合理性做出了评价。现场工业试验表明：硐室围岩变形量较小,30 d内顶底板移近量仅为12.5 mm,两帮移近量为7.5 mm,硐室围岩的稳定性较好,达到了理想的支护效果。     

泉上煤矿17层煤采煤工作面支护技术研究

17201工作面采用单体支柱支护,支柱加硬质木垫板带帽支护,直线点柱3～4 硐缓慢下沉法管理顶板,最大控顶距为3.8m,最小控顶距为2.8m,支柱穿铁鞋,工作面切顶排采用对柱支护.