基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m²;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为：采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采。     

上向水平分层充填法试验盘区回采顺序数值模拟研究

针对某金矿原采矿方法损失贫化大的难题,研究推荐机械化上向水平分层全尾砂胶结充填采矿法盘区回采工艺,在试验盘区生产时,180~194m矿体采用"一"字形同步回采,盘区稳定性良好,采场生产能力为150t/d,并节约采准工程257m;194m以上矿体采用"品"字形回采,中间采场超前相邻采场5个分层,采场生产能力为100t/d,取得高效、低贫损的良好效果。     

张庄铁矿-390 m中段采场间柱尺寸优化

张庄铁矿首采中段即将结束,由于-390 m新中段矿体水平厚度变大,且采矿阶段高度由60 m变为85 m,为确保高阶段采场分步骤安全回采,并能保证矿山生产能力,研究将矿体厚度按推荐的采场安全长度140 m分为2种采场布置方式,并采用间断和连续2种不同形式的隔离矿柱,通过3D σ有限元法模拟计算分析2种形式共6组尺寸方案的隔离矿柱应力变化趋势,最终确定在矿体厚度为100～140 m时,采用10～12 m宽的间断隔离矿柱;矿体厚度大于140 m时,采用18～20 m宽的连续隔离矿柱。结果为采场安全高效回采提供了理论依据。     

基于指标满意度的采场结构参数敏感性数值模拟研究

为了研究采场结构参数敏感性的问题,提出一种基于指标满意度的多指标综合评价模型,以青龙沟金矿为工程背景,基于矿体厚度变化大的特点,选取采场长度和宽度2个因素,建立12个数值模型方案,选取上、下盘超挖深度和顶、底板位移量进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析。研究结果表明:采场长度和宽度对采场稳定性的敏感度分别为0.137和0.255,采场宽度对采场稳定性较敏感,随着采场长度和宽度增加,综合满意度逐渐降低,采场也越不稳定。但当矿体厚度较大时,采场应垂直于矿体走向布置,这样可以有效控制采场宽度对采场稳定性的影响。     

某矿分段充填法采场结构参数优化及工程应用

采场结构参数既影响矿山的生产能力,又关系着开采安全。针对某矿分段充填法的采场结构参数采用数值模拟方法进行计算分析,优选安全合理的采场参数。以开采过程中顶板、上中段充填体及上盘围岩的变形特征为指标分析各结构参数下的采场稳定性,提出建议的参数。结果表明,当顶柱厚度为3m时,上盘揭露原岩与顶板交接处会产生塑性贯通区;当顶柱厚度为5m时,长度小于30m的采场顶板稳定性好;当顶柱厚度为7 m时,采场顶板均安全;长度为20～30m的采场上盘围岩最大位移量约为10mm,而40m长度采场其最大位移可达到40.0mm左右。按照优选的结果开展工业试验,结果表明,开挖后的采场顶板和上盘围岩能整体能保持自稳,稳定性较好。因此,建议顶柱厚度设计5m,采场长度选择30m。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化北大核心

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的 Mathews 稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明,当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明,该采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

基于SURPAC-FLAC~(3D)的采场结构参数研究

针对某铜矿深部复杂开采条件,为了确定合理的采场结构参数,基于SURPAC地质模型与FLAC3D数值模型转换原理建立了尽可能接近实际的三维数值模型,对高地应力、较不稳固围岩下的4种采场结构参数进行了模拟计算,对比各开采步骤、各位置矿岩、充填体中的应力、位移、塑性区分布特征,确定采场长度为矿体厚度、跨度为14m时稳定性最优。现场工程实践验证,推荐采场结构参数达到了安全、高效生产的目的。     

内蒙古某铅锌矿采场结构参数优化

内蒙古某矿山采用分段空场嗣后充填采矿法生产,为详细分析2种采场结构参数方案（矿柱长度分别为10 m和15 m）对应的采场稳定性情况,以位于矿区150 m水平、二采区范围内的矿房为研究对象,采用MIDAS-FLAC3D软件耦合建模数值模拟分析方法,讨论了不同矿柱长度下矿体上下盘及顶底板的应力、位移和塑性区的力学响应规律。研究表明：2种方案对应的采场稳定性良好,考虑到高效开采要求,推荐选择矿柱沿走向长度10 m、采场沿走向长度40 m、采场宽度20 m、阶段高度90 m为采场最佳结构参数。     

某矿分段采场上盘围岩稳定性分析及工程应用

为了保证某倾斜矿体分段采场的安全生产，采用理论分析和FLAC3D相结合的方法对不同条件的采场上盘围岩的稳定性进行研究；分析各参数条件下上盘围岩的当量暴露面积、应力、位移、塑性区分布等指标与采场长度、高度之间的关系；结合岩石强度理论、拉应力区分布面积及位移极限判据提出安全经济的结构参数，并通过工程应用对分析结果进行论证。结果表明：当量暴露面积随采场长度的增长率大于随高度的增长率，当采场长度大于40 m时，采场高度对当量暴露面积的影响权重逐渐增大；当采场长度和高度均为40 m时，其上盘围岩沿采场左右边缘及底部分布拉应力破坏区，最大位移量为41.77 mm，局部逐渐产生了塑性区，但各塑性区未发生贯通，可保持自身稳定。工程应用结果表明，开采过程中上盘围岩在出矿期间未出现剥离和掉渣现象，整体稳定。因此，为了有效保证采场安全和生产效率，建议矿山采场高度选择40 m，长度选择40 m。     

高峰矿深地中部矿段采场结构参数仿真优化

高峰矿深地资源的开发利用关键是合理确定矿山开采的结构参数。运用数值分析方法,建立5种采场结构参数的深地中部矿段的三维力学模型,获得了不同参数下的中部矿段开采的应力、位移和塑性区演化规律。研究结果表明:①优化的采场结构参数长度为20m,宽度为矿体厚度;②在阶段内需要分段或分层开采,减少开采扰动的影响,提高采场安全稳定性;③加强上下盘的超前支护,保护采场出矿安全。     

大规模充填采矿采场稳定性研究与结构参数优化

甲玛铜多金属矿二期地下开采采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,为有效控制地压灾害,实现矿体安全高效开采,采用理论计算、Mathews稳定图和FLAC3D数值模拟多种方法对采场顶板及矿柱的稳定性进行综合研究,在此基础上确定合理的采场结构参数。结果表明,12 m、15 m和18 m的采场宽度均能满足矿柱稳定的要求;当采场宽度为18 m时,最大允许采场长度为77.3 m;当采场长度为60 m时,最大允许采场宽度为22.4 m。综合考虑采场稳定性以及深部高应力环境等因素,甲玛铜多金属矿采场宽度采用15 m较为合适,推荐的采场结构参数为15 m×60 m。     

急倾斜复杂矿体采场结构参数优化研究

根据龙山金锑矿复杂矿体的赋存条件和浅孔落矿采矿方法, 选取人工假壁、上盘回采分层高度、下盘回采分层高度和矿房长度为主要因素建立正交试验方案, 以采场应力集中系数和岩层位移量为评价指标建立目标函数, 进行了采场结构参数优化研究。研究发现: 急倾斜中厚矿体破碎围岩矿房开采过程中采场应力集中系数变化较小, 岩层位移量变化较大; 结构优化后, 围岩最大位移可降低46%。优化后的最佳参数为人工护壁厚度3 m, 上盘矿体分层高度2 m, 下盘矿体分层高度3 m, 矿房长度50 m。     

采场破碎上盘支护参数数值模拟研究

针对某金矿采场破碎上盘支护难度大、作业安全条件差等问题,结合现场工程地质调查,采用FLAC~(3D)软件对两种采场上盘支护参数进行数值模拟对比研究,推荐上向进路充填法采场破碎上盘围岩的支护参数为:锚杆支护网度1 m×1 m,锚杆长度3.5 m,喷射混凝土厚度4～6 cm。     

索尔库都克铜矿露天转井下采矿方法研究

索尔库都克铜矿已露天开采多年,为保证矿山可持续性发展,矿山开展了露天转井下开采研究工作。根据索尔库都克铜矿矽卡岩型矿床特性及极坚硬缓倾斜矿体形态,并结合国内外中大型露天矿山转井下成功经验,认为适合的地下采矿方法为空场采矿方法。当矿体厚度小于3 m、倾角小于15°时,采用房柱采矿法回采;当矿体厚度为3～12 m、倾角小于30°时,采用采场斜坡道留柱采矿法回采;当矿体厚度大于12 m、倾角大于30°时,采用分段空场法回采。     

两步骤上向水平分层充填法采场宽度优化研究

山东招远大尹格庄金矿的点柱式上向水平分层充填法存在矿石损失率大的问题,而且在矿山进入深部开采后,地压逐渐增大,造成部分矿房回采过程出现大面积的冒落及部分矿柱压裂破坏,资源回采困难、作业安全风险高。综合考虑大尹格庄金矿床的开采技术条件,在保证矿山安全生产的前提下,为尽可能减少采矿过程中的矿石损失,降低安全生产的风险,选择采用盘区交错式上向水平分层充填法。为保证采场稳定性,采用数值模拟的手段对该方法的采场宽度进行了优化研究,计算并分析了9种方案的采场围岩应力、顶板下沉位移及开挖后塑性区分布,最终确定一步骤采场宽度为7m～8m,二步骤采场宽度为6m～7m,在生产过程中,矿岩稳固性较好时,取大值;稳固性差时,取小值。     

多层薄矿脉联合开采方案数值模拟研究

根据多条急倾斜薄矿脉近似平行展布特点,初选浅孔留矿法和上向水平分层充填法两种方案,并设计矿脉间距4,6m和8m三种情况采用Flac~(3D)进行模拟对比分析。当采用空场法开采时,采场上盘围岩塑性破坏区达到16%以上,采场上下盘均出现拉破坏,上下盘易发生冒落;当采用充填法开采时,采场上下盘未出现拉破坏,尽管随着开采深度的增加,剪切破坏依然存在,但塑性破坏区已不足5%,上下盘围岩冒落情况得到有效控制。因此,对于该矿多层矿脉群不适宜采用空场法开采,推荐采用上向水平分层充填法进行开采,安全可靠,技术可行。     

南尧金矿采矿工艺与采场稳定性分析研究

南尧金矿+20 m以上标高矿体属于倾斜薄矿体,该矿体原采用浅孔留矿法开采,安全性差且损失贫化率较高,为保证采场生产安全和提高生产能力,提出采用上向水平分层充填采矿法进行开采。对该矿岩体开展岩石力学参数测试、岩体工程地质条件分析与岩体质量评价,并结合Mathews图解方法对采场、采场顶板、采场上盘围岩稳定性进行计算分析,结果表明：南尧金矿石英岩和粉砂质板岩均属于差岩体,采用浅孔留矿法开采矿体无法保证采场上盘围岩的稳定性,而选取上向水平分层充填采矿法作为采矿方案可行,能有效保证采场安全,提高矿石回收率,从而增加矿山经济效益。     

基于FLAC3D 的某铁矿采场结构参数优选

为提高矿山开采效率及开采过程中采场顶板的稳定性,利用FLAC3D 软件建立数值计算模型,模拟不同结构参数的采场分步骤、分层回采及充填过程,对采场顶板的受力变化情况进行研究分析,从而判断不同结构参数和不同的开采阶段采场顶板的稳定性情况。结果表明,一步骤回采时顶板的稳定性较好,二步骤回采过程中顶板稳定性较差,应加强对采场顶板的监测与支护工作;通过对不同采场宽度和上下分层高度的方案对比分析,得出了采场最优结构参数,进路宽度为5 m,上分层高度为3.5 m,下分层高度为4.5 m。结果为采场结构参数设计提供了理论依据。     

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的阿舍勒铜矿深部回采方案优化研究

随着新疆阿舍勒铜矿采深逐渐增加,矿山深部岩体愈加破碎,采场稳定性难以得到保障。为了确保深部矿床安全、高效开采,需要在工程地质调查和岩石力学参数试验的基础上,对采场结构参数与回采顺序进行优化。使用修正Mathews稳定图法,对+150 m中段采场顶板和边帮开展稳定性分析,分析结果表明：当中段高度为50 m,采场长度为矿体厚度的情况下,只需控制采场宽度小于12 m即可保证采场顶板和上盘围岩总是处于无支护稳定区,满足采场安全生产要求。为了确定采场的合理回采顺序,使用FLAC_3D有限元模拟软件分别对4种不同回采顺序进行了模拟分析,对比了不同回采顺序下采场的应力、位移、塑性区,最终确定最优回采方案为从矿体南端向北端依次回采。研究结果可为阿舍勒铜矿回采设计提供依据,并能为国内同类矿山的回采设计提供参考。