基于应变能平衡的条带矿柱破裂宽度及其影响因素

条带法回采矿床时,矿柱破裂区宽度是采场稳定性设计的主要依据之一。引入弹性应变能平衡原理,视条带矿层中储存的应变能由体变弹性能、形变弹性能及顶板弯曲弹性能组成,根据开采前后弹性能平衡关系导出矿柱破裂区宽度的计算模型。运用矿柱破裂区宽度计算模型对上横山矿床矿体中的2个矿柱破裂区宽度进行计算,计算结果和相似模拟试验对比分析,得到矿柱破裂区宽度的计算结果分别为10.06 m和12.42 m,与相似模拟试验结果吻合较好。分析了矿柱破裂区宽度计算模型中各参数对矿柱破裂区的影响,矿柱破裂区宽度与矿层高度、矿体埋深及上覆岩层容重成正相关,与矿体抗压强度、泊松比成反相关;增加开采条带宽度,矿柱破裂区宽度先增大后减小。研究结果可为水平及缓倾斜条带矿柱稳定性设计提供一定的理论指导。     

矿柱稳定性影响因素敏感性正交极差分析

基于正交极差分析方法对矿柱稳定性影响因素敏感性进行了评价。在分析矿柱荷载、强度、失稳势函数、破坏形式的基础上,总结了影响矿柱稳定性的主要因素;针对矩形矿柱8个主要影响因素：采深、矿房宽度、矿柱宽度、矿柱高度、矿体的单轴抗压强度、上覆岩层的容重、矿柱长度、矿柱长度方向的间距,建立了计算矩形矿柱安全系数的简化公式。以江西某钨矿为例,采用正交极差分析理论,得到该矿矿柱稳定性影响因素的主次顺序为：矿房宽度＞矿柱宽度＞采深＞矿柱高度＞矿体的单轴抗压强度＞上覆岩层容重,即矿房宽度、矿柱宽度对矿柱稳定性的影响最为显著,并得到了矿房宽度、矿柱宽度与矿柱安全系数间的关系曲线,对采场结构参数进行了优化,矿房宽度值小于21.03 m,矿柱宽度值大于3.718 m。     

矿柱稳定性关键影响因素敏感性分析

湖南省某铅锌矿区用空场采矿法开采了约40a,形成了数量巨大、范围广泛、相互重叠的采空区群。为了对采空区矿柱稳定性进行深入研究,综合考虑矿柱稳定性的关键影响因素,如矿柱埋藏深度、矿柱宽度、矿柱面积、矿柱承载岩柱横截面积及矿柱高度,基于普氏理论对该矿区1365根矿柱的安全系数进行计算与分析,并借助正交试验及正交极差分析对矿柱关键影响因素进行敏感性分析。结果表明,该矿区矿柱安全系数关键影响因素的主次顺序依次为矿柱埋藏深度、矿柱横截面积、矿柱承载岩柱横截面积及矿柱高度,影响最显著的因素为矿柱埋藏深度,其次为矿柱横截面积。     

隔离矿柱回采稳定性影响因素的正交试验分析

通过分析隔离矿柱在回采过程中的影响因素,结合工程实际,选取了隔离矿柱矿房侧壁的回采高度（A）、侧壁厚度（B）、采场长度（C）、采场宽度（D）、是否采一充一（E）和第二步骤充填是否采用全尾砂胶结充填（F）6个影响因素,每个影响因素取2个水平,选用L₈（2⁷）正交表,确定了8个模拟试验方案。建立了隔离矿柱回采模型,对隔离矿柱开挖之前的应力分布进行反演分析,运用FLAC^3D数值模拟软件对正交试验方案进行开挖模拟运算,分析了各个方案隔离矿柱回采之后的应力分布情况及其位移变化,得出模拟结果。分析结果显示：A、B、C、D、E、F 6个影响因素产生的Y方向位移极差分别为4.8、0.698、1.404、1.305、1.623、0.164 mm,即隔离矿柱矿房侧壁的回采高度（A）对其稳定性影响最为显著,而第二步骤是否采用全尾胶充填（F）影响最小。     

基于正交试验的底板破坏深度主控因素敏感性分析

为了研究底板破坏深度的影响因素,考虑工作面倾斜长度、采厚、采深、不同底板岩层力学参数和承压水水压,采用FLAC3D软件模拟底板破坏深度,运用正交试验法对模拟结果分析,研究影响底板破坏深度主控因素敏感性。研究结果表明,工作面斜长、采深、采厚对底板破坏深度的敏感性主次顺序为工作面斜长采深采厚;抗拉强度对底板拉破坏深度的影响为高度显著;底板岩层黏聚力、内摩擦角对底板破坏深度及拉破坏深度的敏感性不显著;抗拉强度、内摩擦角对剪破坏深度的敏感性较弱,黏聚力对底板剪破坏深度具有显著性影响;随着承压水压力的增加,底板中水平最小主应力与承压水压力越来越接近,且水平应力值接近水压的岩层范围增大,导致突水的危险性增加。     

基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素敏感性分析

矿柱稳定是矿山安全高效开采的前提,研究影响矿柱稳定性的因素及其敏感程度对于矿柱安全管理具有重要的意义。本文提出了基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素分析方法,并以四川省某锰矿房柱采矿法采场为研究对象,首先分析了矿山地下采场矿柱稳定性影响因素,随后利用粗糙集理论对各影响因素进行敏感性分析,计算出各影响因素对矿柱稳定的重要性。结果表明,矿房宽度的重要性为0.381,对矿柱稳定性的影响最为显著。该方法对于矿柱稳定性影响因素敏感性分析客观有效,可为矿山矿柱安全管理及矿柱尺寸优化提供理论依据。     

基于正交设计的深部条带煤柱塑性区宽度影响因素分析

深部条带开采影响因素很多,为研究各因素与煤柱塑性区宽度的关系,引入正交设计进行FLAC3D数值模拟方案设计。在模拟结果的基础上对各影响因素进行参数敏感性分析,同时采用Matlab软件进行线性回归分析,得出塑性区宽度与各影响因素的关系式,为深部条带开采设计提供参考。     

矿柱稳定性影响因素分析及合理尺寸设计

在回采埋藏较浅的矿床时,往往需要留设永久矿柱来保证地表构筑物的稳定性,在保证矿柱安全的前提下,科学合理地设计矿柱宽度至关重要。本文以某铁矿为研究背景,运用Hoek-Brown强度准则与矿柱面积承载理论推导出了采用充填法的矿山的矿柱安全系数表达式,设计了正交方差试验来分析影响矿柱稳定性因素的敏感性,并研究了矿柱安全系数与各主要影响因素间的定量关系,结果表明:对矿柱稳定性影响最显著的因素为开采深度、充填体水平应力、矿房宽度、矿柱宽度,矿柱安全系数分别与之呈指数递减、指数递增、多项式递减与多项式递增的关系。根据该铁矿开采技术条件,计算出矿房宽度40m时,矿柱合理宽度为9m,并用数值模拟验证了其开采合理性。     

煤柱屈服区宽度计算及其影响因素分析

应用库仑准则导出了煤柱屈服区宽度的计算公式，着重分析了煤柱高度、煤柱极限强度等５个因素对煤柱屈服区宽度的影响规律。认为煤柱的极限应力与采深无关，主要取决于煤体自身的极限强度。明确了煤层与顶底板接触面的粘聚应力σｃ和摩擦角φ的含义与取值规则，可直接供煤矿生产设计应用。     

深部回采人工矿柱合理宽度计算及关键影响因素分析

稀有贵重金属矿石深部回采时,为设计人工矿柱的几何参数,提出了深部回采人工矿柱合理宽度计算公式.针对高应力及大扰动,根据普氏地压学说理论,阐明了深部开采人工矿柱承载机理,从推导的公式中分析得到影响人工矿柱合理宽度的关键因素是回采跨度与回采深度,并进行了二者影响度的计算分析.结果表明:矿体回采跨度对人工矿柱宽度的影响度要远大于矿体的回采深度.结合某金矿工程实例,计算了深部回采人工矿柱的合理宽度,通过现场试验验证了公式计算的合理性及关键因素的影响度.     

导水裂隙带的影响因素研究与高度预计

分析导水裂隙带发育高度的影响因素,并提出新的参数即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以导水裂隙带实测数据为基础,利用回归分析方法分析导水裂隙带高度与各影响因素间的相关关系,通过多元回归分析得到导高与多因素之间的统计关系式,并用于兖矿巨野赵楼矿首采面的导水裂隙带高度预计,为顶板水害预测和防治提供了科学依据。     

条带开采煤柱塑性区宽度的数值模拟与计算

利用FLAC3D数值模拟分析不同开采条件下条带煤柱塑性区的宽度情况,并通过线性回归的方法,得出塑性区宽度与采深、采高二者的关系公式,该公式的比例系数为0.005 71,大于A.H.威尔逊公式的比例系数0.004 92,公式适用于采出率小于50%的情况;在考虑采出率的情况下,通过二元线性回归的方法总结出了煤柱塑性区宽度与采深、采高及采出率三者之间的关系公式,该公式计算结果与模拟结果更相近,可供进行条带开采煤柱设计时参考.     

大倾角煤层覆岩断裂高度影响因素的数值分析

 基于对大倾角煤层开采特点的分析,认为在工作面长度一定的条件下,煤层倾角、顶板岩层强度、开采高度是大倾角煤层开采顶板断裂高度的主要影响因素。对上述影响因素进行正交试验,对模拟结果进行单因素极差分析与多元线性回归分析,得出各因素对断裂高度的影响程度,依次为：岩层倾角>顶板岩层强度>采煤高度,得出大倾角煤层开采顶板断裂高度的回归公式。最后用回归公式与相似模拟实验数据进行对比验证,表明数值模拟结果的合理性。     

工作面不同采宽与导水裂隙带高度关系研究

为了研究水帘洞矿综放开采条件下,工作面不同采宽与导水裂隙带发育高度之间的关系,并确定工作面临界采宽,以便为矿井顶板水防治提供依据。根据该矿开采技术条件和岩石力学性质等参数,运用FLAC3D软件,模拟分析了工作面采宽从80～300m累计23个数值模型,进而确定出在不同采宽条件下导水裂隙带发育高度,并通过对水帘洞相邻矿井多个工作面实测和分析资料评价了数值模拟结果可靠性。研究结果表明当工作面宽度介于80～170m时,导水裂隙带发育高度随着工作面采宽的加大而呈分段线性增加;在工作面宽度为180m时,导水裂隙带发育至最大,此后导水裂隙带高度不再受采宽的影响。模拟得出现有地质条件下工作面的临界采宽为180m,导采比为19.2。从而为研究不同水文地质条件下采宽与导采比之间的关系提供了一种新的、有效的方法。     

充填质量影响因素的正交试验分析

为探索研究主要充填因素对充填质量的影响和优化工艺配比,以充填体强度、泌水率及流动性为指标,选取正交表L25(56),采用正交试验并进行方差分析考察料浆灰砂比(A)、粉煤灰掺量(B)、料浆浓度(C)3个因素对充填质量的影响。结果表明,影响强度的3个因素中,灰砂比影响最大,粉煤灰掺量次之,浓度最小;对砂浆泌水率影响最大的因素是含水量,次为灰砂比,最后是粉煤灰掺量;对砂浆流动性影响最大的因素是含水量,次为粉煤灰掺量,最后为灰砂比。     

大倾角煤层覆岩断裂带高度影响因素的数值分析

基于对大倾角煤层开采特点的分析,认为在工作面长度一定的条件下,煤层倾角、顶板岩层强度、开采高度是大倾角煤层开采顶板断裂带高度的主要影响因素。对上述影响因素进行正交试验,对模拟结果进行单因素极差分析与多元线性回归分析,得出各因素对断裂带高度的影响程度,依次为:岩层倾角>顶板岩层强度>采煤高度,得出大倾角煤层开采顶板断裂带高度的回归公式。最后用回归公式与相似模拟实验数据进行对比验证,表明数值模拟结果的正确性。     

采空区冒落带高度影响因素及分布规律分析

焦作市西部工业集聚规划区由于大量开采煤层造成地层的不均匀沉降,甚至导致局部地面建筑物的损坏。文中根据所揭露的钻孔资料和生产实践,综合分析了该区冒落带高度的影响因素和分布规律,从而为工业集聚区采空区的综合治理及后期建筑规划提供了科学依据     

影响采空区稳定性的因素敏感性分析

大面积的采空区给矿山生产带来了巨大安全隐患,因此,深入分析采空区岩层的破坏机理,从理论上进行预测是十分必要的。首先基于可靠度对采空区的稳定性进行了分析,然后对影响采空区稳定性的因素参数值做了适当调整以确定这些参数对可靠度指标的影响程度,以保证设计在安全和经济上的合理性。通过分析指出,矿柱支撑面积与矿柱面积之比和采深等因素对采空区的稳定性影响很大,在设计时应合理考虑。     

采动对综放顺槽稳固性及合理煤柱宽度影响的实测研究

根据公务素地区16#煤层赋存条件,运用工程类比法和数值计算法给出16#煤层顺槽的基本支护方式和支护参数,并将其应用于公务素煤矿二号井北一综放面回风顺槽和相邻工作面运输顺槽围岩稳定性控制的工程实践中.结果表明,所设计的锚固参数可确保综放面采动过程中上下顺槽的稳固性,且预掘巷道时上下工作面顺槽煤柱宽度可由20m减小到15m...