充填体下阶段水平矿柱回采顶板安全厚度及进路充填采矿法

为了安全回采松散矿碴及低强度充填体压覆下的阶段水平矿柱,采用古典杨森散体压力理论及矩形等厚薄板力学模型分析了留设顶板受载情况及安全厚度,并通过工程实例进行了验证。结果表明,当上中段破碎底部结构不予回采,下中段顶柱留设安全厚度时,可通过进路式充填采矿法实现水平矿柱的安全开采;其中,下中段顶柱高5 m,采高3.5 m,顶板安全厚度1.5 m,矿石回收率68%,贫化率3%,取得了较好的安全与经济效益平衡。     

充填体下矿体回采顺序数值模拟优化研究

结合矿山的采矿方法及矿体赋存特征,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了三维数值模型,对矿体在大体积充填体下的回采顺序进行了模拟研究,根据计算结果,从应力、位移及塑性区3个方面对不同的方案进行了比较分析,进而确定从中间向两翼的回采顺序为最优回采顺序,并针对矿山在未来开采中可能存在的问题提出了合理建议,分析结果对矿山的安全生产有重要的参考价值。     

下向分层充填法中进路断面参数的优化

结合喀拉通克铜镍矿人工回采的生产现状,通过经验公式计算和三维有限元数值模拟,优化该矿下向分层进路充填采矿法中进路断面的合理参数,以便实现盘区的机械化,提高盘区生产能力。     

下向进路倾斜分层胶结充填体稳定性研究

下向进路胶结充填采矿法在我国金属矿山绿色开采中得到了广泛的应用。通过FLAC3D数值模拟软件研究了不同分层数目、分层角度、充填体厚度及采空区跨度高度比对充填体顶板稳定性的影响规律。研究结果表明：分层数目、分层角度及采空区跨度高度比均与充填体顶板下沉位移呈正相关关系,特别是当跨度高度比增至1.75时,2分层充填体顶板的最大位移达到了24.56 cm;充填体厚度与其下沉位移呈负相关关系;不同分层数目下,充填体顶板最大主应力均以压应力形式存在,且分层数目越多,压应力越大;随着分层角度及采空区跨度高度比的增大,顶板最大主应力逐渐由压应力转为拉应力,特别是当分层角度为10°时,2分层充填体顶板的最大拉应力达到了140 kPa;随着充填体顶板厚度的减小,顶板压应力集中区域逐渐由“半圆形”转为两头凸起、中间凹陷的“马鞍形”。研究结果可为下向进路充填开采的充填设计和应用提供参考。     

充填回采防治顶板水技术研究

采用矸石局部充填的方法管理顶板,合理确定充填带参数,有效控制导水裂隙带高度,保护煤层顶板关键层,安全回采含水层下方煤炭资源。     

大断面回采巷道的顶板管理

介绍了张集矿大断面回采巷道的基本情况,通过加强轨道巷、运输巷的顶板管理、提高改替棚速度等措施,确保了工作面的安全生产。     

上向进路充填采矿法

金川二矿区东部2号矿体矿石中等稳固,节理发育,矿体中的辉绿岩脉易发生片落。为此决定采用上向进路充填法进行回采。由于该法先在二期进路一侧或两侧平行开挖一期进路,利用密实的充填料作为支撑顶板的壁帮,然后进行巷道式采矿,因而充填体兼有两种功能:既作为一期进路回采时的地板,又是二期进路回采时的人工矿柱。本文介绍这一方法的试验情况,结果表明具有高的生产能力,综合生产能力达1036t/d.     

进路式下向胶结充填采矿法在邹平铜矿中的应用

结合邹平铜矿地质特征,选用下向胶结充填法进行矿山开采,并针对开采过程中出现的问题对采矿方法进行适当调整。结果表明,调整后采矿工艺的矿石回采率较高。     

大体积充填体下胶结充填法回采进路参数优化研究

为了提高金川二矿区深部下向进路式胶结充填法开采效率,针对大体积充填体下大断面进路生产的安全可行性问题,通过弹塑性理论和三角塌落拱理论计算充填体人工假顶均布荷载,并依据简支梁理论和薄板理论对深部850 m水平中段回采进路宽度进行理论计算,在现有回采进路参数基础上,设计了9组不同回采进路参数的试验。通过数值模拟,分析了各组参数下进路断面的应力、位移、平均屈服率变化特征和采场安全系数,以生产效率及开采安全为目标,得出金川二矿区深部大体积充填体下的胶结充填法回采进路宽度可增加至6 m、分层高度可增加至4.5 m。现场局部试验结果表明,增大参数后的进路顶板和两帮稳定性较好,能满足安全生产的需要。     

下向回采和充填顺序对采场稳定性影响的模拟研究

以某矿下向六角形进路回采胶结充填采场为研究对象,根据现场实测工程地质力学数据,选取4种不同的进路回采和充填顺序,运用FLAC模拟分析进路周围介质应力场、位移场和塑性区分布,研究采场结构介质应力应变规律、几何变形特征和结构承载性能受不同采充顺序扰动的影响。研究结果表明：采场进路从中间开始回采、逐步向上盘推进,先上盘后下盘、分段回采充填的顺序,使采场结构介质稳定性受采充扰动影响较小,是安全可靠、技术可行、经济合理的。同时应注意加强上下盘进路腰部和底板围岩应力集中区的监控和支护,确保顶板充填体强度指标。     

进路式开采充填后破坏特征的相似模拟试验

充填体顶板的稳定性及侧帮围岩的质量是决定下向分层胶结充填回采断面尺寸的主要因素。结合武山铜矿工程实际,利用相似模拟试验方法,研究了胶结充填后侧帮矿岩质量不同级别的进路式开采断面的破坏模式、变形特征。试验结果表明:充填体顶板与侧帮的交接处压应力比较集中,较易出现片帮现象。充填体水泥砂浆的配比不影响侧帮的变形规律,水泥砂浆配比高且较致密的侧帮稳定性较高。充填后采用5 m×4 m断面并在其中布置竖筋托盘的形式,适用于充填体顶板稳定侧帮矿岩体质量达到一定级别的进路式开采。     

上向水平进路分层膏体充填采矿法在谦比希铜矿的应用

介绍了谦比希铜矿西矿体厚大矿体回采方案和膏体充填系统,运用自立强度计算方法论证了膏体充填强度的适用性,引入小断面控制爆破技术有效控制了爆破震动对充填体的破坏。上向水平进路分层膏体充填采矿法成功应用,回采率提高至75%~80%,贫化率控制在6%,采切比降低至90～100 m3/kt,实现了采场的安全高效回采。     

尾砂与戈壁集料胶结充填工艺技术的研究

针对喀拉通克铜镍矿在下向进路胶结充填采矿法充填工艺所存在的问题,开展了尾砂与戈壁集料胶结充填工艺技术的研究。矿山应用证明,该技术具有充填浓度高、充填成本低、充填体不需脱水等显著优点,特别适合于下向进路胶结充填采矿法中应用。     

岩石高径比效应对其声发射影响的数值模拟研究

对6种不同高径比岩石试样进行数值模拟研究,讨论了不同高径比值下声发射之间的关系,得出了声发射的时间序列特征和空间分布的规律:H/D1时,达到应力峰值前,声发射频度及能量极少,且弥散、随机的过程较长;当达到峰值时,声发射频度和能量达到历史最大,主要分布在试样中部。H/D≤1时,在初期声发射已有出现,达峰值应力前有声发射突跃,且能量也较大,出现声发射带;达到峰值应力和在峰值过后仍有几次频度较高的声发射。这些特征为用压力机做实验时,控制一定高径比尽量避免岩石试样破裂过程受垫板干扰提供了参考依据,对预测岩石破裂来临及位置具有一定的参考意义。     

进路法回采顶柱其顶板安全厚度的数值分析方法

采用极限分析和顶板初次来压计算的方法,推导出进路法回采顶桩时,顶板安全厚度的计算公式,该式简单直观,使用方便,并在某金矿的科研与生产中应用。     

岩石单轴压缩破坏声发射特性试验研究

通过5种岩石试样的单轴压缩破坏全过程的声发射试验,研究了不同岩石受力变形的声发射特性,应力、应变与声发射的关系,应力、声发射与时间的关系。通过试验发现,岩石在单轴受压破坏全过程中都会产生声发射事件,声发射事件的特性与岩石的强度、质密程度、构造面的发育程度等有关;岩石在峰值破坏前的声发射事件数、应力、应变和时间之间的相互关系呈3种典型的类型;部分岩石试样在临近破坏前,其声发射事件率出现明显下降,这种岩石破坏的前兆现象可以用来解释岩体声发射现场监测时,在冒顶、片帮和岩爆等发生前会出现声发射事件反常现象,这对岩体工程稳定性监测预报、提高预报的准确性具有重要的指导作用和应用价值。     

岩石端部效应对其声发射影响的数值模拟研究

利用数值分析软件RFPA2D对5种不同端部条件下的岩石试样进行了数值模拟研究,讨论了垫板和岩样弹性模量不同比值下,端部效应和声发射之间的关系,得出了声发射的时间序列特征和空间分布的规律:EP/Es<1,有数次高频度声发射出现,声发射主要分布在试样的两个端部,中部出现较少;EP/Es=1,仅有一次高频度的声发射出现,声发射主要随机均匀地分布在试样中;EP/Es>1,有多次高频度的声发射出现,声发射主要分布在试样的中部。这些特征和规律为利用压力机做实验时,尽量避免岩石试样破裂过程受垫板干扰提供了很好的参考依据。     

深井大采高工作面覆岩破坏过程数值模拟研究

以唐口煤矿1305工作面为工程背景,采用RFPA2D数值模拟软件,对埋深1 000 m,采高5.5 m条件下大采高工作面覆岩破坏过程进行了反演,得到了深井大采高条件下上覆岩层运动的主应力、位移矢量变化规律以及声发射特征,为类似工程地质条件下工作面的安全开采和支护设计提供了理论依据。     

承压水下膏体充填开采顶板破断的数值模拟

为了安全开采承压水下压煤,顶板的维护至关重要,采用合理的开采方法是维护顶板的方法之一。根据小马矿地质条件计算导水裂隙带高度,建立顶板力学模型,运用FLAC3D分别对垮落法、膏体充填法开采过程中顶板的破坏情况进行了数值模拟,以确定承压水下膏体充填开采的可靠性。     

岩石受载破坏前兆特征——声发射平静研究

通过岩石加载室内试验方法,测试了不同岩石破裂全过程的力学特征及其声发射特性,得到了岩石破坏全过程力学特性--岩石的全应力应变曲线、声发射事件累积数、声发射事件率等相关曲线及参数,研究了声发射事件数、事件率与应力水平、时间之间的关系。研究着重讨论了一次性加载过程中非脆性破坏的岩石在加载接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小,也即这一阶段出现明显的耗时现象;并且在此阶段监测到的声发射事件率出现明显下降,出现声发射相对平静阶段。而对于脆性破坏岩石来说,这一阶段则基本不存在明显的“耗时”现象,声发射的监测也没有声发射相对平静期现象。结合室内试验,还对现场岩体失稳破坏声发射监测中的一些问题进行了总结和分析,为更好地应用声发射手段进行岩体稳定性现场监测预报提供了理论依据、方法和手段。