采场稳定性分析与参数优化的图表法

为了研究采场稳定性分析方法与参数优化方法,对夏甸金矿试验采场进行了的工程地质调查、矿岩力学试验、数字测试等工作,获取了表征矿山岩体质量的多种指标。对试验采场岩体质量进行了简要评价,54903采场岩体质量好,55002采场岩体质量一般。根据获取的指标,利用Mathews图表法对试验采场在当前跨度下的稳定性进行了分析,在当前6 m进路采场跨度下,采场稳定性程度高,可合理地增大跨度。并根据拟合的稳定-破坏曲线公式求出采场临界跨度,继而综合多因素给出了7 m最初跨度设计。利用软岩极限跨度图表法评价出7 m设计跨度是经济、安全的。结合FLAC3D数值模拟对图表法应用的准确性进行了对比分析,并最终确定出采场跨度值。     

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。     

用Mathews稳定图法与数值分析法优化充填开采矿山采场结构参数

应用空场法嗣后充填的方式进行采矿是一种高效的采矿方法,已成为特大型地下矿山采矿技术发展的一大趋势。结合Mathews稳定图法和FLAC3D数值计算方法,利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,而后利用数值方法在初选方案中进行比选获得最优采场结构参数。以张庄铁矿为例,对应用阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体进行研究,分析了不同结构参数以及不同暴露面积条件下采场的稳定性,从而得出合理的采场结构参数,为阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法在矿山的应用和推广提供一定的依据。     

基于Mathews稳定图法的采场结构参数确定

采场结构参数是上向进路采矿法的关键参数之一,对采场安全起到至关重要的作用。以萨热克铜矿小矿体为研究对象,采用工程地质调查、Mathews稳定图与理论计算相结合的方法,对进路结构进行参数优化。研究表明:小矿体节理平均间距为1.39 m,平均节理密度为0.83条/m,具有3组优势节理,分别为58°∠72°、87°∠71°、253°∠79°;该矿体的理论稳定数N=10.94,采场极限形状系数S=3;最终得出当采场长度为80 m时,萨热克铜矿小矿体上向进路设计极限宽度为6.0 m。     

阶段空场嗣后充填采场结构参数优化研究

合理的采场结构参数对于保障矿山安全高效开采至关重要。以金山店铁矿为工程背景,采用简支梁理论、荷载传递线理论和厚跨比理论计算采场临界跨度,并运用FLAC3D软件对8,10,12,15m4种采场跨度方案进行数值模拟研究,从位移变化规律、围岩应力分布以及塑性区分布情况进行计算分析,确定了有利于采场结构稳定的参数。研究结果表明:当采场跨度为10 m时,既能保证采场稳定,又可高效生产,研究结果能够为国内外空场嗣后充填法推广应用提供理论参考依据。     

不同地质条件下的采场结构参数优化

为了确定不同地质条件下较为合理的采场结构参数,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对不同矿岩稳定性条件下的采场跨度进行选择与优化。以程潮铁矿西区作为研究的工程背景,采用简支梁理论、矿房宽度计算公式对合理跨度与临界跨度进行了计算,并通过FLAC3D数值模拟软件对不同跨度参数的采场稳定性进行了分析。结果表明：矿岩条件为稳固、中等稳固、稳固性较差时的矿房合理跨度分别为18.87、14.93、8.08 m。多矿房回采,位移及拉应力的最大值通常出现在区域中间部位,且矿房跨度的增加极易引起开采区域最大沉降值的迅速增加。矿柱顶板沉降值对矿房跨度也非常敏感。数值模拟结果与理论计算值相符,这表明数值模拟能很好地反映地下开采的真实状态,为采场结构参数确定提供依据。     

某铜矿采场结构参数优化

某铜矿现采用露天开采,考虑资源接替,须尽快实现地下开采达产,而合理的采场结构参数是矿山顺利实现地采达产的重要保证。根据铜矿赋存条件和矿体特征,分别设计了方案1(矿柱跨度为15m,矿房跨度为15m)、方案2(矿柱跨度为12m,矿房跨度为18m)和方案3(矿柱跨度为10m,矿房跨度为20m)。采用FLAC3D数值模拟软件对3种方案进行数值模拟研究,从位移、应力以及塑性区3个方面进行计算分析,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究表明:方案2既能保证采场安全,又可高效生产。研究结果可为国内外分段空场嗣后充填法推广应用提供一定的理论参考依据。     

上向水平分层充填法矿房跨度的确定及采场稳定性分析

上向水平分层充填法适用于各种倾斜角度以及各种厚度的矿体开采,在矿山领域得到广泛应用,然而该方法矿房安全跨度的确定一直是矿山开采设计的难题。结合Mathews稳定图法和数值计算法,先通过Mathews稳定图法确定矿房最大安全跨度,然后通过数值软件进行模拟分析,确定矿房稳定性,从而得出矿房的合理跨度,为上向水平分层充填法矿房跨度的确定提供依据。     

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。     

分段矿房嗣后充填采矿采场结构参数优化研究

针对刘塘坊铁矿现有采矿方法存在人员、设备在采场 顶板下作业不安全的问题,推荐了分段矿房嗣后充填采矿方 法,并应用 Mathews图解法对采场结构参数初选.在初选 结果的基础上,按照采场跨度取５０m、４０m、３０m 和间柱宽 度取６m、７m、８m 得到９个组合方案,应用 FLAC３D软件对 ９个采场结构方案进行采场结构稳定性分析;最后,从安全 和经济角度对９个组合方案进行综合比较,确定最优的采场 结构参数为:采场长度４０m,采场宽度２０m,间柱厚度７m.     

基于FLAC3D的采矿方法优选及采场结构参数优化

为保证贵州簸箕田金矿复杂矿床安全、高效开采,利用FLAC3D数值模拟软件分别对3种采矿法(上向进路充填采矿法、上向水平分层充填采矿法、下向分层充填采矿法)不同采场结构参数进行了数字模拟分析。结果表明,采场高度3 m、宽度6 m的上向进路充填采矿法最优,更符合矿山开采安全、稳定、经济要求。研究成果对类似复杂矿山开采具有指导意义。     

基于模糊评价的留矿法采场结构参数优化研究

为了研究抱伦金矿采场稳定性并确定合理的采场结构参数,应用FLAC有限元模拟方法,计算了不同采场结构参数下的围岩应力、应变特征,分析总结了矿房地压分布规律,初步确定较优的结构参数。根据数值模拟结果,全面考虑采场结构参数的影响因素,采用模糊评价理论,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实例,目前已安全采出矿石量超过10万t,取得了较好的效果。该研究为工程领域采场结构参数优化设计提供了一种新的方法。     

基于FLAC3D的采场结构参数优化

房柱采矿法适合于开采水平或近似水平的矿体,在确保采场安全的前提下,获得较高的矿石回收率和降低矿石损失与贫化的重要途径是选取合理的采场结构参数。利用有限差分软件FLAC_3D,建立了开采水平矿体时的采场结构力学模型并进行了数值模拟,分析了采场结构参数对房柱法采场稳定性的影响。然后,针对鄂西缓薄高磷赤铁矿,通过数值模拟,得到了不同深度下的采场最优结构参数,并计算得到了矿石回收率,进而通过线性回归得到回收率随深度变化的函数关系。     

采场结构参数的遗传优化

阐述了遗传算法的基本原理 ,并将该算法应用于采场结构参数的优化。通过实例计算 ,证明用这种算法能获得可靠的采场结构参数 ,而且该算法克服了传统方法的不足 ,因而具有较大的应用价值     

基于AHP和TOPSIS法的采场结构参数优化研究

为获得最优的采场结构参数, 提出了一种基于层次分析法(AHP)和逼近理想解的排序法(TOPSIS)的综合评判方法。从经济、技术、安全三大类因素综合考虑影响采场结构参数的评判指标, 运用层次分析法确定各评判指标的权重向量, 并结合逼近理想解的排序法基本原理构建AHP-TOPSIS综合评判指标体系模型, 计算出各采场结构参数方案基于评判指标的综合优越度。以康家湾矿的采场结构参数选择为例, 对采场结构参数进行了正交组合, 建立了9种备选方案, 利用AHP-TOPSIS评判模型对5种稳定可行的方案进行了评判, 最终得出各方案的综合优越度, 从而确定方案5最优, 即间柱宽度4 m, 矿房跨度20 m, 顶板厚度4 m。     

基于满意度模型的采场结构参数多目标综合优化研究

以矿柱宽度、矿房跨度与分段高度3个主要采场结构参数为影响因素,最大压应力、最大拉应力、顶板位移和矿房回采矿量为评价指标,进行了响应面试验设计。采用3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC^3D联合模型的计算结果,得到响应面结果和评价指标的回归方程,并据此得出单一因素和因素交互作用对评价指标的影响规律; 将回归方程和矿房回采矿量引入基于满意度的多目标优化模型,得到最佳采场结构参数。结果表明,所建立评价指标的回归方程相关性很高,能在试验范围内准确地预测结果; 评价指标受到单因素和因素间交互作用影响,交互作用中,矿柱宽度与矿房跨度交互作用影响最显著。最佳采场结构参数为：矿柱宽9 m,矿房跨度11 m,分段高度12 m; 把该参数应用于招金矿业夏甸金矿,取得了良好的效果。     

采场结构参数优化与验证

合理设置采场结构参数是矿山企业需解决的技术难题。以大新锰矿西北采区+340 m中段的采矿工程为背景,采用Mathew图法验核现有采场设计参数的合理性,优化了采场结构参数。研究结果为:1矿山矿柱尺寸选取合理,能够保证开采安全;2矿块斜长为60 m时,Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿的矿房沿走向的极限宽度理论计算值分别为13.5,10.8 m;建议在今后采矿设计中矿房宽度取9 m;3合理布置西北采区Ⅱ、Ⅲ矿矿柱与Ⅰ矿矿房采空区位置,使之达到上下对应,减少矿柱不合理布置带来的安全隐患。     

后观音山铁矿采场结构参数优化研究

基于后观音山铁矿的工程实例,采用大型有限元分析软件--MIDAS GTS对矿体典型采场顶板的稳定性及采空区对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析。对5种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析,根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素最终确定了采场最优结构参数,即6 m矿柱,8 m矿房。在后观音山采场的实际应用表明,该方法是一种采场结构参数快速优化的新方法,有很好的实用价值。     

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。     

卧虎山铁矿开采方法选择及采场结构参数优化

为了提高卧虎山矿年产量,满足生产要求,找到适合卧虎山矿地下开采的采矿方法,由地质条件入手,通过点柱上向水平充填采矿法和上向高分层充填采矿法2种采矿方法在技术和生产中的优缺点对比,得出适合25~24矿段的采矿方法为上向高分层充填采矿法。为探求此采矿方法合理的采场结构参数,实现安全、高效生产,利用FLAC3D模拟软件,对不同方案的围岩应力及位移分布规律进行数值模拟分析,研究不同矿房宽度对采场稳定性的影响,得到矿房矿柱适合宽度分别为11 m和9 m。由国内外矿山使用的锚杆长度和经验公式得到锚杆长度,预控顶支护方式为锚杆支护。研究结果对其他矿段的回采具有指导借鉴意义。