多断层矿区回采方案数值模拟分析研究

为了保证漂塘钨矿东部矿区回采的安全,根据矿区的开采现状以及采空区、断层的相互关系,提出两种回采方案,并利用有限元FLAC 3D数值模拟对两种方案进行比较分析。分析结果表明,东区留556、616中段为隔离层,将有效保护采场上覆岩层,在不利的地形地质条件下有利于东部区域资源回采的整体安全。     

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体,在矿体上部残留有大量未回收间柱,该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况,采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中,对开采现状的模拟表明,138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度,说明该中段暂时处于稳定状态,可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明,间柱回收后,区域内的应力值较回收前有一定 的增长,但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法,说明削柱法方案优于抽 柱法方案;削柱法回采间柱后,该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度,应在回采完毕后,对 残余矿柱进行加固处理。     

无底柱分段崩落法巷道稳固性研究

从现场宏观调查入手，进行了试验室矿岩力学性质测定，现场点荷载{武验研究和数值模拟研究，从采场地压控制和巷道合理支护两个方面，对弓长岭井下铁矿-160m东区无底柱分段崩落法巷道稳固性问题进行了研究。研究结果表明，平行回采下分段应力较小，滞后回采，残留矿柱都将增大下分段应力，对此采用了集中作业，强化开采，采用合理回采顺序及采取加固等措施。     

基于Flac3D数值模拟的阶段回采顺序研究

通过Flac^3D数值模拟软件,以矾山磷矿为载体,就2个阶段不同回采顺序下顶板的应力、位移等特性进行了模拟。采用阶段下向回采时采场和围岩处的应力值要小于阶段上向回采时的应力值,有利于采场的稳定性。采用下向阶段回采的方式时,上阶段的充填体在本阶段回采过程中充当了上覆岩层变形的缓冲体,限制了变形的充分发展,减小了上覆岩层的变形。     

程潮铁矿深部矿体合理回采顺序研究

程潮铁矿目前东区采用崩落法、西区采用充填法开采,由于西区地表选厂即将整体搬迁,西采区深部将改用无底柱崩落法采矿,开采深度也即将到达-500m水平。在采场上方同时存在崩落散体和充填法采场的条件下,研究了-500m水平采场采用无底柱分段崩落法采矿的回采顺序问题。由于矿体厚度较大、长度较长,回采顺序较多,通过对不同开采方案的数值模拟结果算出采场的围岩不稳定性系数,通过采场的稳定性情况对比分析,得出几种开采方案中方案一较优。     

基于CRITIC赋权的回采顺序优化模拟研究

回采顺序影响着矿体的安全高效开采。针对某深部金矿设计了4种回采顺序方案,采用MIDAS/GTS-FLAC3D耦合模拟的方法模拟采场开挖充填的过程,研究回采顺序对矿体和围岩应力应变的影响,并建立基于CRITIC赋权的综合评价模型,对4种方案进行综合评价。结果表明:在不同的回采顺序方案中,回采顺序对矿房中的应力和位移具有明显的影响。各个方案的最大主应力、顶板沉降位移、底板鼓起位移和边帮水平位移均随着开采时步的增加显著增长,最大拉应力则呈现波动趋势。4种方案的综合评分确定前进式隔一采一的回采方案为最佳回采顺序方案。     

猫场铝土矿采场回采顺序优化研究

在矿山开采过程中,不合理的回采顺序容易导致围岩变形、位移和破坏。为有效预防该类地质灾害发生,本文采用数值模拟仿真软件对猫场铝矿条带开采嗣后充填法采场回采顺序进行优化研究。通过分析采场整体和顶底板位移大小、顶板与矿柱应力分布以及整体塑性区体积大小,研究表明：方案Ⅰ(由南至北)的回采顺序最佳,该方案下采场整体位移5.396 m、顶板位移为5.853 m、地表位移为2.854 m;顶板最小主应力为0.421 MPa,矿柱最大主应力为25.4 MPa;剪切破坏体积为0.628 m3,拉伸破坏体积0.248 m3。其中,位移与应力数值相较其他两种方案差值较小,但拉伸破坏体积差值较大,且该方案下位移、应力、塑性区体积均小于其他两种方案。因此,采用从南至北开采的回采顺序更有利于采场的稳定。     

采场回采顺序数值模拟研究

不同的采场回采顺序对深部矿床地应力有显著的影响,以某地下矿为工程实例,在遵循由上盘到下盘后退式回采原则的基础上,提出了2种采场回采顺序,并采用FLAC3D软件模拟两种采场回采顺序对岩体稳定性的影响,对比不同种方案回采过程中的应力位移变化规律,分析围岩、矿柱和充填体的应力位移以及塑性破坏情况,结果表明:方案二的回采顺序能够较好的控制地压,同一盘区内尽量按照"隔三采一"的方式布置采场。     

基于FLAC~(3D)的充填采场结构参数优化研究

以新城金矿V~#矿体-580中段采场为研究对象,利用FLAC~(3D)软件进行采场稳定性模拟研究,计算分析6种不同采场结构参数引起的采场顶板应力、位移变化特征,得出最佳采场结构参数。结果表明:在二步矿柱开挖过程中,二步矿柱周围的介质向空区位移变形,采空区中间产生较大变形,顶板垂直位移随着二步矿柱的开采逐渐增大,但最终趋于稳定。在6种方案回采过程中,方案2和方案5与其他方案相比,顶板位移、应力相对较小。基于矿山高效回采及成本考虑,建议采用分层高度5m,采场宽度8m,矿房超前一步矿柱6分层的采场方案。     

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。     

分段空场嗣后充填采矿法集约化开采顺序优化研究

某矿山是一个水文地质条件复杂,生产多年的老矿山,矿山采用空场法开采,多中段同时生产,采场多,生产效率低,时有采场顶板冒落等问题发生,严重影响企业的安全生产。为了解决这些问题,企业采用了分段空场嗣后充填采矿法,虽然大大改善了采场回采的安全,但矿山采用多中段生产,造成中段间相互影响,生产效率低,且存在潜在安全隐患,本研究在分段空场嗣后充填采矿法的前提下,采用数值模拟软件,依据摩尔-库伦破坏准则,通过对拟定的不同开采顺序采场回采进行数值模拟,分析不同开采顺序采场的应力及位移的变化情况,从而能选择适合矿山的开采顺序,为矿山实现集约化、规模化开采提供了依据,对矿山的安全、高效、经济的回采有至关重要的意义,也为类似矿山的开采提供了借鉴依据。     

多中段空区稳定性分析及间柱回采顺序优选北大核心

以甘肃某铅锌矿为工程背景,针对矿山复杂条件下多中段采空区中遗留大量高品位的矿柱,如何安全高效回采残矿已成为提高矿山安全和经济效益的重要因素,通过对回采方案及复杂采空区的稳定性进行分析,探究最佳矿柱回采方案和回采顺序。根据研究区域的矿柱数量,对中段间、中段内开采顺序及方向进行组合,最终得出14个方案,并通过选取矿山的矿岩样品和尾砂,进行岩石室内力学参数试验,得出相应力学参数,并根据井下实际情况建立FLAC^(3D)模型。将折减后的岩体力学参数带入FLAC^(3D)数值模拟软件中,从应力、位移和塑性区等方面分析采区的稳定性,从而优选出中段自下而上、中段内采取隔一采一、由中间向两翼回采的方案。     

三鑫金铜矿复杂充填体下留设护壁回采优化研究

目前,湖北三鑫有限公司充填体下间柱回采多采用上向分层充填法,回采中常留设一定厚度护壁减小对两侧充填体影响。为探究矿山预留间柱安全经济回采方案,现针对该公司-370 m中段间柱进行残矿回采研究,提出留设0、0.5、1.0、1.5 m护壁矿体4种回采方案;借助有限差分软件,对该4个方案在-370 m中段进行间柱回采模拟运算,研究了不同方案下采场开采过程中顶板应力、位移等指标的变化规律;综合分析比较了各方案的回采安全性与经济效益,对比选取出最优的回采方案。结果表明:在间柱回采过程中,矿房两侧预留1 m护壁矿体时,矿房顶板沉降、底板隆起最小且矿房较稳定,同时矿石损失量最小,为最优回采方案,为该矿山残矿回采起到了一定的指导作用。     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

红透山铜矿深部采场回采顺序的数值模拟及优化

针对红透山铜矿处于高应力环境下的深部采场,为确保回采过程中的采场稳定性,通过数值模拟探讨合理的回采顺序。基于矿山实际生产条件,提出6种回采方案,并采用FLAC3D进行数值模拟计算,分析不同方案回采过程中的应力、位移分布特征。计算结果表明：方案六所处的应力环境最为有利,安全性最高,矿柱明显起到了缓解顶板应力集中的作用,顶板、帮壁处是应力最为集中区域;方案二在回采过程中竖向位移最小,但在最终状态各方案位移较为接近。综合考虑,方案六为最优回采顺序。     

基于组合赋权的大体积充填体下回采进路参数优化

针对金川二矿区深部大体积充填体下下向进路式胶结充填法进路参数合理性的问题,以深部850 m水平中段采场为研究对象,依据Mathews稳定图解法确定了9组不同回采进路宽度和高度的试验方案。通过数值模拟获得了不同方案的采场最大主应力、最大拉应力、平均屈服率和顶板下沉量4项指标,利用响应面法获得了不同进路参数对4项指标的影响程度及变化规律。构建了回采进路参数优化综合评价指标体系,利用层次分析法和熵权法进行组合赋权,并通过模糊综合评价得出金川二矿区深部850 m水平中段采场在进路宽度5～6 m、分层高度4～4.5 m时均能取得较好的综合效益,且回采进路宽度6 m、分层高度4.5 m时的综合效益最大。     

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。     

三鑫金铜矿复杂充填体下间柱回采稳定性研究

针对复杂充填体下间柱回采的稳定性问题,以湖北三鑫金铜矿-370 m中段开采为依托,提出了优化方案:间柱矿房分3层从下往上回采,每层矿房尺寸为12 m×10 m,留设厚度为1 m的护壁矿体。利用相似模拟试验手段对该方案的间柱回采过程的稳定性进行研究,揭示回采矿房两侧及顶板的位移和应力变化规律。并借助有限差分软件FLAC3D对相似模拟试验结果进行了对比分析。结果表明:相似模拟试验结果与数值模拟结果具有较好的一致性。在间柱回采过程中,矿房两侧及顶板位移量均较小,应变值趋于稳定,表明基于该方案的回采过程稳定性良好,可实现间柱的安全高效回采。     

夏甸金矿深部矿体采场回采顺序优化与应用

在金属矿山地下开采中,采场结构参数的布置和采场回采顺序规划对矿山深部开采的安全具有重要作用。为了优选出最佳的井下回采顺序方案,基于客观定权方法建立了最大主应力、最小主应力、顶板沉降位移和技术经济指标等综合评价指标体系。采用CAD-Midas(GTS NX)-FLAC~(3D)耦合数值建模方法,建立了矿体的网格模型,并对平行回采与阶梯回采不同方案下的采场回采顺序进行模拟分析,通过构建的CRITIC赋权评价模型对井下不同回采顺序进行了综合评价。结果表明:采场最大主应力,顶板沉降位移在平行回采与阶梯开采中均呈现随间隔距离的增加而减小的趋势,在相同进路布置方式下,阶梯回采的最大主应力与顶板沉降位移小于平行回采;不同回采方案的采场最小主应力仍然为压应力,不存在拉应力,最小主应力也随着距离的增加而减小;隔三采一的阶梯回采的进路压力与顶板沉降位移较小,采场开采更稳定。客观定权法综合评价模型评价结果均表明,隔三采一的阶梯回采方案为采场回采的最优方案,矿山应用后的结果证明了荐优方案的正确性。     

近距离煤层采动影响下巷道支护设计研究

山西省某煤矿属于高瓦斯矿井,矿方在近距离煤层开采前,于下组煤布置了瓦斯底抽巷,该巷道在上组煤开采前提供瓦斯抽采服务,在下组煤的回采期间将作为下组煤的回采巷道使用,巷道具有服务期限长、功能多的性质,其安全稳定性对矿山生产十分重要。研究中设计了该巷道的合理支护方案,并通过数值模拟软件FLAC3D分析了在巷道掘进和受采动影响条件下的围岩变形情况,研究表明:支护方案下的巷道在掘进、受采动影响的两种环境下,应力、变形和塑性区分布的情况均较无支护条件下得到了明显改善,此次研究为同类型巷道的支护布置提供了重要的参考依据。