深部矿体开采对隔离矿柱及回填体的稳定性影响研

根据某矿山开采实际, 利用PFC^2D建立了崩落法和充填法开采深部矿体的数值模型, 分析了2种方法回采深部矿体对上部隔离矿柱及回填体稳定性的影响。结果表明, 崩落法回采时, 上部隔离矿柱发生了破坏, 上盘地表出现拉应力集中, 塌陷区回填体和围岩发生较大沉降;隔离矿柱破坏前, 回填体和围岩的应力和位移变化不大;隔离矿柱破坏后, 上下盘地表的水平拉应力随开采深度增加逐渐增大, 且隔离矿柱的水平应力发生显著跌落。充填法回采时, 隔离矿柱未出现整体破坏, 上下盘地表未出现明显塌陷, 上下盘地表和回填体的水平应力变化不大, 但塌陷废石和隔离矿柱的水平应力随矿体开采深度增加而增加。研究结果可为矿山塌陷区和采空区治理以及深部资源安全开采提供科学依据。     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

隔一采一矿柱空场回采嗣后放顶处理空区数值分析

数值模拟研究对象为崇礼紫金70号脉1304~1224 m 3中段厚大矿体部分,通过模拟矿柱回采及空区处理过程中采空区周围岩体的应力分布规律和位移变化情况,对采空区及矿柱的稳定性分析评价,以寻求适宜、安全、高效率的矿柱回采顺序及空区处理方案。     

缓倾斜矿体采空区稳定性数值模拟研究

根据缓倾斜矿体的特征,采用FLAC3D软件对某铁矿1#矿体采空区稳定性进行了充填前后的数值模拟,对空区治理、矿柱回采的方案制定及安全生产具有一定的借鉴作用。     

露天转地下开采对露采边坡稳定性影响分析

露采边坡和隔离矿柱稳定性分析是露天转地下矿山经常面临的问题,对于金属矿山地下开采安全生产极其重要。根据阳雀箐钒钛磁铁矿矿段隔离矿柱的厚度以及边坡工程地质条件,采用有限元数值软件对矿山3个阶段的矿体回采进行了模拟,结果表明:露采边坡在地下开采期间均处于稳定状态。验证了隔离矿柱已确定厚度的合理性,为该矿体安全高效回采提供了理论依据和技术指导。     

近巷道下部矿体开采对巷道稳定性影响数值模拟分析

针对某矿山主要运输巷道下方、老采空区上方矿体回采对主要巷道的影响,通过建立相关模型并利用有限元分析软件FLAC~(3D)进行了数值模拟分析。结果表明,该矿体的回采会使采空区边界部位发生应力集中现象,其中最大主应力值为32 MPa,最小主应力值为7 MPa,同时矿体开挖会使上部巷道产生最大约9.9mm的位移,建议在生产作业时合理留设矿柱或采取相应支护措施以保证安全。     

新城金矿竖井保安矿柱的三维圈定与模拟回采

竖井周边矿体的开采对竖井的稳定性有重要影响。新城金矿Ⅺ#矿体在主竖井下部,首先应用三维软件圈定了竖井保安矿柱并统计压矿量。统计结果显示,依据规范圈定的竖井保安矿柱导致Ⅺ#矿体大部分资源不能被回采。针对这一问题,在Ⅺ#矿体与竖井三维模型的基础上,建立了FLAC3D数值计算模型,并按2种方案进行了模拟回采。数值模拟结果表明:Ⅺ#矿体保安矿柱内部矿石回采具有可行性,回采造成的塑性区主要集中在采空区周围以及充填体内部;回采将导致竖井底部变形较大、应力集中较突出,是关注的重点区域。研究结果为竖井周边矿体的开采提供了理论指导,具有重要的实践意义。     

基于Voronoi图和FLAC3D房柱法矿柱回采可行性评价

针对南温河钨矿矿柱安全回采问题,采用理论分析和数值模拟方法,对该矿的矿柱回采试验采场采空区稳定性进行分析。通过Voronoi图法和矿柱强度经验公式得到矿柱安全系数,以评价矿柱稳定性;在理论分析基础上,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对矿柱置换回采前、后的采空区稳定性进行评价。研究表明:试验采场内除矿柱K2、K6和K10外,其余矿柱均稳定性良好;人工混凝土假柱能够满足试验采场矿柱安全回采要求。     

矿山隔离矿柱回采稳定性分析及开采方案研究

冬瓜山铜矿在进行完大规模1步骤矿房回采和2步骤矿柱回采后,形成了大量的采空区和充填采场,致使岩体应力分布十分复杂,盘区隔离矿柱的回采条件已发生根本性改变。通过对开采状态的调研分析,以52-54线隔离矿柱为例,提出了2种隔离矿柱回采方案,从开采难度、矿石回收率、采切工程量等方面进行了对比分析,并结合数值模拟软件FLAC^3D对2种矿柱回采方案进行了模拟。模拟分析显示：方案1隔离矿柱在回采过程中侧壁出现了较大的位移,容易形成侧壁垮塌,并且其塑性区面积较大;方案2在隔离矿柱回采后,采场侧壁位移很小,对于在回采过程中出现的应力集中区域,减小矿房跨度,避免矿壁受到进一步破坏,回采作业对围岩的影响最小。通过综合比较,认为方案2较为合理,为可行性较高的方案。     

高承压含水层下矿体回采保安矿柱合理宽度留设应用研究

针对"三下"矿体回采难度大、安全要求高等特点,并结合矿山水文地质条件及开采现状,提出了"顶板预控、分区隔离、及时充填"的方案,并通过理论计算、数值模拟、工业性试验等手段对矿体强化开采时护顶矿柱厚度及隔离矿柱宽度进行了模拟和计算。现场工业性试验表明,"顶板预控、分区隔离、及时充填"方案能够有效控制采场顶板大面积垮落,确定西区护顶保安矿柱厚度为120m,东、西区连续隔离矿柱宽度为20m。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

矿柱抽采与采空区综合治理技术研究

以太白黄金矿矿柱回采及采空区处理为研究对象,通过FLAC~(3D)对矿柱回采稳定性进行数值模拟分析,研究矿柱回采顺序及回采方案,建立空区分布模型,通过技术经济分析和空区处理方案的数值模拟,确定了矿柱抽采的优化方案及采空区处理的安全措施,并在实际生产应用中成功回采矿柱矿石12.25万t,为矿山带来了较好的经济效益和社会效益。     

大冶铁矿矿柱回采方式的研究

矿柱回收对资源节约、采空区处理具有重要的经济和安全意义,合理确定矿柱回采方式是矿柱回收必须解决的关键问题。针对大冶铁矿矿柱分布情况,通过简化并建立矿柱分布模型,采用有限元软件对上向式分层回采、下向式分层回采、全断面一次性回采3种矿柱回采方式进行数值模拟,分析了其回采过程中的应力大小和分布情况,结果表明上向式分层回采更有利于回采安全。     

顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

浅埋厚大囊状残留矿体安全回采方案研究

为了安全高效的对浅埋厚大囊状残留矿体进行安全回采,通过对矿体区域内的岩体进行调查和质量评价,的到了矿岩和围岩的RMR评分值,对矿岩和围岩进行了岩石力学试验测的了主要的力学参数。根据残留矿体的空间赋存特征,通过方案技术、经济对比,确定采用垂向矿柱空场法为开采方案。对回采方案进行数值模拟分析,模拟结果显示,矿房回采结束后,矿房顶部最大位移为2.36cm,对两种矿柱的回采顺序进行了模拟,并根据模拟结果进行了对比分析,最终确定了矿柱的回采顺序,矿柱回采后,空区顶板Z方向的最大位移达3.9cm。     

冬瓜山铜矿60~#线以北高大采场联合回采方案研究

在“隔三采一”回采顺序下,为安全高效回采二步骤垮落采场,需结合中间的一步骤采场联合回采。以冬瓜山铜矿60~#线以北大高采场为例,结合一步骤采空区垮落的特征,提出了3个或2个采场联合回采方案,通过数值模拟论证,验证了3个采场联合回采对隔离矿柱稳定性影响大,需采取安全措施保护隔离矿柱;2个采场联合回采时采空区稳定性较好。通过工业试验,3个采场及2个采场联合回采方案均取得了较好的应用效果。     

大厂91号矿体矿柱回采顺序优化

运用弹塑性有限单元法对广西大厂９１号矿体矿柱回采顺序进行了数值模拟优化研究。从岩石力学的角度，得出了该矿体最佳的矿柱回采顺序。     

顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

某铁矿矿柱回采安全性研究

某铁矿二采区一中段采用空场采矿法进行采矿,经过多年开采该中段未处理采空区体积已经达到40万m3,遗留矿柱矿量超过26万t,为了充分回收矿产资源矿山计划回采矿柱。由于现场未处理的采空区体积较大,而矿柱又是维持采空区稳定性的关键要素,可能部分矿柱的回采或破坏就会诱发一定规模的地压活动,威胁矿山的正常安全生产。所以在矿柱回采之前,对回采区域的矿柱进行安全性研究,可以指导矿柱回采的实施,进而保障矿柱的正常安全回采。结合矿山的现场实际情况,以应力增量理论为基础,采用工程地质调查、室内试验结合数值模拟的方法,对矿山二采区一中段需回采矿柱的安全性进行研究,确定了各回采矿柱的安全系数大小。研究结果表明矿山二采区一中段的矿柱处于安全状态,可以进行部分矿柱回收。     

残留矿柱回采与空区稳定性的有限元模拟研究

采用有限元数值方法，对某金矿残留矿柱回采及采空区稳定性进行了分析研究。结果表明：Ⅳ－4矿脉采空区充填后对维护夹壁稳定性有重要作用，上部中段比下部中段矿柱加采稳定性好，460m及其以下中段底柱回采前需采取充填或加大顶柱高度措施，采场底柱留中间采两端的回采方案稳定性最好。