不同尺寸卸压槽控制高应力巷道大变形模拟研究

针对高应力巷道变形量大、支护效果不明显的情况,分别采用相似模拟试验和数值模拟开挖卸压槽,得出卸压槽开挖前后巷道周边围岩的应力分布及巷道位移变化,分析了不同尺寸卸压槽的卸压效果。为合理开挖卸压槽、维护巷道的安全和稳定提供了借鉴。     

某矿山深部开采回采进路参数的数值模拟分析

针对某矿山的深部开采,提出了3种不同规格回采进路断面积的回采方案,并运用FLAC3D软件进行数值模拟。通过对比分析各方案在巷道开挖后沿脉巷道顶板监测点位移以及回采进路开挖后其塑性区及最大主应力应力云图,最终选择断面为4 m×4 m的方案;通过将该方案模型与模拟矿山现场的模型进行监测点位移、塑性区及应力云图对比,验证了该方案能够满足矿山安全高效回采的要求。     

无天井用炮孔直接切割拉槽

切割工作是采矿方法的重要工艺之一。切割工程通常由切割天井(简称切井)、切割巷道(切巷)、凿岩巷道(凿巷)和切割槽组成。切割槽是为回采爆破提供自由面和补偿空间的关键工程,它的质量好坏对切割效果和回采工作始终有重大影响。在分段崩落采矿方法中,由于切割工程量较大(有底柱分段崩落法一般占采切比的30～60%,无底柱分段崩落法一般占采切比的15～20%),消耗的劳动量较多(有底柱分段崩落法     

西石门铁矿北区高应力破碎矿体崩落法开采技术

西石门铁矿北区新探矿体为缓倾斜破碎厚-中厚矿体,且地压显现严重,属于极度难采矿体。矿山采用无底柱分段崩落法开采,开采中存在设备运行不畅、采场结构不稳、巷道破坏严重等问题。为缓解高应力破碎条件带来的开采问题,从设备选型、采场结构参数确定、巷道布置方式及回采顺序、支护措施等方面对回采技术进行了改进。在确保设备运行顺畅的前提下,确定了软弱围岩条件下铲运设备需由1.5 m³增大至2 m³,巷道断面尺寸应由3 m×3 m增大至3.2 m×3.1 m;综合考虑巷道稳定性、矿体条件、凿岩能力、满足放出体发育等条件,确定了采场结构参数为分段高度13 m、进路间距12 m;以适应地压活动规律为原则确定了回采进路以垂直走向布置为佳,开采顺序为从已采矿体边界向上盘退采;分析了地压严重以及开挖后易短时间冒落的围岩支护要求,提出了超前锚杆+U型钢拱架的支护措施;根据散体流动参数确定了最小边孔角为50°,根据出矿口废石的出露位置将崩落步距调整为1.6 m。上述参数和支护措施在西石门铁矿北区高应力破碎矿体开采过程中得到了成功应用,增强了无底柱分段崩落法开采该类矿体的适用性。     

阶段崩落采矿法的改进

分析克里沃罗格矿区和阿尔泰山区矿山使用阶段崩落法的经验后得出,开切割槽和崩矿是这种采矿法最费劳力的工序。开切割槽需要掘进切割天井和凿岩巷道,而且钻凿炮孔的工作面很狭窄,凿岩爆破参数小。形成的切割槽质量差,经常导致爆破崩矿不完全,因此矿石回收指标低。采用向垂直切割槽崩矿的分段崩落法时,这种现象会大大增加矿石损失。此外,许多矿山的经验证明,在地压大的条件下,靠近补偿空间的矿体不稳固,特别是有裂缝、岩性非均质或者有地质构造破坏时更不稳固,引起切割槽两壁的上部开     

某铜矿山开采方案数值分析

随着浅部资源的逐步枯竭,某铜矿拟进行深部开采,针对3种回采方案建立模型模拟深部回采,结果表明:各回采方案的巷道开挖后的位移没有达到危险范围,回采进路顶板及两帮塑性区主要呈现拉伸屈服,其应力云图主要以压效应为主;对比3种方案,回采进路规格宜为4m×3.5m。     

司家营铁矿崩落法拉槽方式的比较与优化

简要介绍了司家营铁矿无底柱分段崩落法采矿生产中使用的几种拉槽方法,通过适用性和经济性分析比较,选择单进路切割井拉槽更为经济合理。并提出了选用高精度、大孔径的凿岩设备更适合于采掘生产的建议。     

崩落法采场中深孔拉槽爆破对相邻充填法采场稳定性影响研究

某镍矿1595m水平8行以东拟定采用崩落法采矿,8行以西的1610m水平以及整个1474m水平采用充填法采矿。崩落法采场首次中深孔拉槽爆破药量为2300kg,约为充填采场进路正常回采浅孔爆破药量的50倍,为分析首次中深孔拉槽爆破对1610m及1474m水平充填采场稳定性的影响,采用钻孔压力监测、巷道变形收敛监测、爆破振动监测等手段对充填采场的稳定性进行了监测与研究。分析监测数据可知:崩落法采场拉槽爆破后,与其相邻的2个充填采场钻孔压力计监测的压力值未发生显著变化,采场进路也未发生明显变形收敛;爆破振动监测仪在充填采场监测到的最大爆破振动速度均小于充填采场自身浅孔爆破监测值和相关的安全允许值。监测结果表明,1595m水平崩落法采场中深孔拉槽爆破未对其周边相邻充填采场的稳定性产生不利影响,充填采场可继续进行正常采矿作业。本研究可为该镍矿充填采场的稳定性评估提供依据,同时也可为类似矿山提供参考依据。     

深部巷道开挖加卸荷诱发围岩失稳的模拟研究

为研究深部巷道开挖引起的加卸荷现象及其诱发的围岩失稳,以埋深为1 275m的云南某矿山8#矿体1261中段沿脉巷道为背景,采用FLAC3D软件对巷道的应力场、位移场和塑性破坏区的演化规律进行模拟分析,探究开挖引起的加卸荷情况及其对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:开挖结束后,巷道围岩应力重新调整,其帮部、斜底脚以及斜拱顶处加卸荷现象明显;随着开挖的进行,巷道斜底脚处围岩应力逐渐增加,而其余位置的围岩应力逐渐减少。8#矿体有着中等至强烈岩爆倾向,主要危险区域为巷道折角处;巷道围岩位移量:拱顶帮部底板斜拱肩拱肩斜底脚。     

浅埋煤层回采巷道围岩变形与控制技术研究

针对盛鑫矿浅埋薄基岩回采巷道围岩变形破坏以及巷道支护问题,以该矿51204回风顺槽为工程背景,利用FLAC3D数值模拟软件建立顺槽开挖模型,研究巷道开挖后的塑性区、位移及应力分布情况,阐述了巷道围岩控制对策与原则。在此基础上,提出在51204回风顺槽采用“螺纹钢锚杆+钢筋梯子梁+锚索+高强混凝土铺底”的联合支护技术,并对巷道表面位移进行监测。现场应用结果显示,采用该联合支护技术后,围岩收敛量经28 d趋于稳定,巷道顶板、底板、左帮及右帮围岩最大变形量分别为38、27、18、21 mm,变形量处于可控范围内,实现了对51204回风顺槽围岩的有效控制。     

顶板崩落变形破坏过程的数值分析

采用数值方法建立三维计算模型,分11个步骤对采场开挖的全过程进行数值模拟,得到开挖后空区围岩的水平位移、竖向位移和塑性区分布情况,进而分析矿区顶板自然崩落规律的变形破坏情况。由于采场的开挖,导致岩体内部应力释放,围岩位移指向空区内部,水平位移最大处出现在采场采矿区的两侧边帮处,位移方向均指向采空区内部。随着开挖宽度的扩大,竖向位移呈圆弧曲线形式由采场顶板向岩体内部不断扩张。开挖过程中,空区顶板首先由剪切破坏导致岩体破裂下落,出现采场顶板冒落现象,采场采空区的顶板中央上部岩体随着顶板冒落不断往下变形,出现一定高度破坏区域的岩体。当采场开挖面积进一步扩大时,采场顶板上方的岩块将无法维持稳定状态,出现持续崩落现象。     

高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度与控制技术

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以羊场湾煤矿为工程背景,建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出低应力区范围表达式及其影响因素;采用FLAC3D数值模拟软件分析巷道掘进和本工作面回采期间不同煤柱宽度下巷道围岩应力与位移演化特征。研究表明:(1)高强度开采综放工作面因采场尺寸大、推进速度快、断裂步距大,导致内应力场范围亦大于常规工作面。(2)高强度开采综放工作面区段煤柱宽度的确定,应充分考虑多次剧烈采动、基本顶破断、巷道大断面等因素,结合试验工作面地质生产条件确定内应力场范围6.31~7.58 m,合理煤柱宽度为9~14 m。(3)本工作面回采期间,覆岩结构被再次激活,致使围岩变形破坏加剧,煤柱宽度10~14 m时,煤柱具有一定自稳能力并承担较少的顶板载荷,综合考虑各因素确定合理煤柱宽度为10 m。(4)受高强度开采及基本顶破断等因素影响,窄煤柱沿空巷道可能诱发大范围破碎、煤柱帮大变形及顶板不对称下沉等变形破坏,要实现此类巷道围岩稳定性控制应对煤柱帮和顶板重点加固,据此,提出了非对称围岩控制技术,并进行现场应用,巷道控制效果明显。     

西石门铁矿南Ⅱ区深部难采矿体采矿工艺改进

西石门铁矿南Ⅱ区为缓倾斜中厚矿体,进入深部开采后,矿体进一步变缓变薄,而且底板不稳岩层进一步增厚,矿山沿用无底柱分段崩落法开采,生产中出现单分段回采与残矿损失大等突出问题。本研究根据矿岩产状及稳固性特征,提出了堑沟落矿与进路退采出矿相结合的无底柱分段崩落法改进方案。研究表明,这一改进方案能较好的适应矿岩条件,可实现矿山安全高效的开采目标。     

高瓦斯矿井大采高综放工作面进风巷道变形规律研究

高瓦斯矿井大采高综放工作面采用"两进两回"巷道布置方式,即在工作面切眼及上下两巷一定宽度煤柱外分别平行布置一圈巷道。回采期间,外圈巷道要受到回采全程动压影响,巷道收敛变形严重,维护难度大。通过对现场实测数据进行分析,总结了巷道收敛变形规律,为采取有效的维护方式提供了参数和依据。     

露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC3D数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究.结果表明,第三阶段矿体开挖后,...     

巨厚煤层大断面临空煤巷综放矿压规律模拟研究

为了掌握巨厚煤层大断面临空煤巷综放开采过程中的矿压分布规律,以塔山矿5203巷为研究对象,利用数值模拟的手段再现了煤炭开采的全过程,并对围岩位移、锚杆锚索轴力以及围岩应力等矿压显现进行了监测,研究表明：采动对矿压显现的影响可以分为无影响、微影响和强影响三个阶段,距工作面的距离分别为：大于120m、120m～50m和小于50m;随着工作面的临近,锚杆、锚索轴力逐渐增加,但当距工作面距离小于14m后,上述轴力迅速降低,且采动对煤柱侧锚杆的影响较实体煤侧大,而对锚索的影响较为均匀;巷道开挖后,有效的支护限制了围岩的破坏,使巷道周围集中应力达到17MPa;煤层回采后,煤体被超前支承压力破坏而使其应力得到释放,在煤柱或煤体内出现多个应力峰值。     

北洺河铁矿深部矿体采场结构参数优化

北洺河铁矿为接触交代矽卡岩型磁铁矿床,应用无底柱分段崩落法开采,分段高度15 m,进路间距18 m。在上部矿体开采中一直沿用这一参数,取得了较好的技术经济效果。然而近年来,随着采深的增加,矿石损失率有增大的趋势,所以需重新确定深部矿体结构参数。为此,根据目前无底柱分段高度发展趋势,按照3分段回采原则以及有利于回收下盘残留矿量的原则,推荐东部厚矿体选取20 m的分段高度。根据重新测定的深部矿体散体流动参数以及分段高度与进路间距的关系式,计算得出20 m的分段高度能更好地适应目前18 m的进路间距,并提出了不同分段高度间的过渡方式。     

基于FLAC3D的主层开采对副层底部结构稳定性的影响研究

以自然崩落法开采的铜矿峪铜矿4^#矿体为研究背景,通过对主副层三维建模,并利用FLAC^3D软件对554 m主层开采扰动下614 m副层底部结构稳定性变化进行数值模拟,以对底部结构的应力分布规律和塑性区进行分析。结果表明,由于叠加压力拱效应,主副层交界处以及副层拉底推进线前方底部结构压应力集中程度会随着主层拉底和落矿增大而增大; 因主层开采,副层底部结构拉底空间下方出矿穿脉和桃形矿柱拉应力一定程度减小,使其不易超过岩体抗拉强度; 必须采取措施使压力拱范围内底部结构强度高于拱角应力强度,以避免推进线前方底部结构发生破坏。     

开挖扰动对断层上下盘围岩稳定性的影响研究

为研究采动应力对断层上下盘围岩稳定性的影响,采用相似模拟实验的方法,对开挖扰动作用下断层上下盘的围岩移动和破坏机制展开研究,结果表明：随开采工作的不断进行,断层在采动应力的影响下,位于断层下盘的围岩系统失稳垮落现象明显,基于覆层空间结构思想,对下盘围岩冒落规律展开分析,将断层下盘围岩冒落过程分为裂隙发育、覆层快速失稳、覆层逐渐稳定、覆层突变冒落四个阶段。相对于下盘围岩,上盘围岩位移变化微弱,应力增长显著,引入断层稳定性评估的应力比状态量,应力比计算值均在稳定区间内,上盘围岩系统保持稳定,受开挖扰动影响小。     

条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究

阐述了条带开采垮落区注浆充填技术的总体思路和基本原理,结合工业试验方案,应用PFC颗粒流程序进行了数值模拟试验,模拟了条带煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实及上覆岩层下沉的整个动态发展过程;通过数值试验,揭示了条带垮落区充填体、煤柱与围岩三者之间相互作用的减沉力学机理,重点分析了垮落区充填体的承载作用、传载作用和对煤柱的侧限作用.研究结果表明,在此工业试验区域内,与条带开采相比,当充填量为19.5万m³时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形,提高煤柱稳定性,又可多采出煤炭24万m³.