自然崩落法底部结构稳定性监测研究

为了掌握自然崩落法开采过程中底部结构的稳定性,采用微震监测与应力监测技术对普朗铜矿底部结构进行监测,分析出矿过程中底部结构稳定性变化规律,研究拉底推进、构造应力对底部结构稳定性的影响,评估底部结构发生失稳的风险程度。结果表明:断层构造是影响普朗铜矿底部结构稳定性的主要因素,断层下盘为开采过程中地压风险程度较高的区域;聚矿槽放矿作业不及时、不均衡将导致底部结构局部区域产生应力集中,通过增加放矿量可以调节底部结构应力分布;拉底推进线前方45 m范围内易产生应力集中,是需要强化支护的重点区域。     

基于PFC2D自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明：三种拉底宽度下,应力重分布后应力集中区范围集中拉底推进线前方50m-80m内,应加强支护。随着拉底宽度的增大峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力不利于底部结构的长期服役。研究所得结果对矿山支护起到指导作用。     

基于PFC2D的自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间的关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明:三种拉底宽度下,应力重新分布后应力集中在拉底推进线前方50~80m内,应力集中区应加强支护。随着拉底宽度的增大,峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22 MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力,不利于底部结构的长期服役。研究所得结果可以对矿山支护起到指导作用。     

基于FLAC3D的主层开采对副层底部结构稳定性的影响研究

以自然崩落法开采的铜矿峪铜矿4^#矿体为研究背景,通过对主副层三维建模,并利用FLAC^3D软件对554 m主层开采扰动下614 m副层底部结构稳定性变化进行数值模拟,以对底部结构的应力分布规律和塑性区进行分析。结果表明,由于叠加压力拱效应,主副层交界处以及副层拉底推进线前方底部结构压应力集中程度会随着主层拉底和落矿增大而增大; 因主层开采,副层底部结构拉底空间下方出矿穿脉和桃形矿柱拉应力一定程度减小,使其不易超过岩体抗拉强度; 必须采取措施使压力拱范围内底部结构强度高于拱角应力强度,以避免推进线前方底部结构发生破坏。     

金川贫矿区自然崩落法采场底部结构的稳定性

采用三维有限元弹塑性数值模拟方法 ,分析金川贫矿区高应力破碎岩体自然崩落法开采过程中底部结构的稳定性。结果表明 ,随矿岩崩落开采 ,崩落区下方岩层出现较大范围的塑性破坏区和拉破坏区。巷道采取多次让压支护措施 ,能确保底部结构的稳定。     

自然崩落法底部结构失稳因素及支护对策研究

某铜矿使用自然崩落法开采,矿山进入深部开采后,底部结构破坏严重,传统的锚杆支护很难起到作用。针对矿山深部采区底部结构失稳问题,采用Midas-GTS有限元软件对拉底过程中底部结构的应力分布进行研究,并提出了一种底部结构联合支护方案。研究结果表明:在前进式拉底过程中,底部完全拉开后,出矿水平巷道交叉处及桃形矿柱会出现拉应力,且超出了岩体抗拉强度,基于此规律提出底部结构联合支护方案,并由数值计算可知支护后底部结构最大位移降低了38.5%。此支护方案对该铜矿山底部结构维护有一定的指导作用。     

弱黏结顶板厚煤层综放开采覆岩移动及 矿压控制研究

弱黏结厚煤层综放开采过程中,覆岩变形垮落及矿压显现特征对其安全高效开采具有重要的影响。在构建弱黏结顶板综放工作面散体拱结构模型的基础上,分析了综放工作面覆岩结构动态演化机制,给出了弱黏结顶板综放工作面支架工作阻力计算方法;并运用相似模拟和数值模拟等方法分析了弱黏结顶板厚煤层综放开采采场围岩变形破坏及应力分布演化特征,提出了覆岩散体拱结构的拉伸-压缩复合失稳、剪切失稳等失稳模式。工程实践表明,优化采放工艺能改善顶板受力环境,有效控制顶板变形破坏过程,降低矿压显现对工作面开采的影响。     

近距离煤层综放回采巷道矿压规律

针对近距离煤层开采下部煤层回采巷道矿压显现剧烈这一难题,根据某矿10303综放工作面地质和开采条件,结合综放回采巷道现场矿压观测结果,采用FLAC3D数值计算分析回采巷道应力场分布以及塑性破坏场情况,研究表明,在上位煤层残留煤柱影响和本煤层工作面采动引起的应力重新分布耦合作用下,回采巷道顶底板及两帮移近量高达1 947、2 086 mm,巷道变形破坏严重,矿压显现剧烈。提出把巷道布置在采空区下方应力降低区内,减少本煤层区段煤柱宽度以及加强巷道支护可保证下煤层巷道稳定。     

穿脉漏斗放矿底部结构在急倾斜薄矿脉干式充填机械化开采中的应用

本文介绍了对急倾斜薄矿脉实现机械化开采后,选择与其相适应的合理的采场底部结构来提高劳动生产率,降低损失、贫化的经验。实践已证明,红花沟金矿用穿脉漏斗放矿的底部结构取代以前沿用的脉内漏斗放矿是成功的。     

综放工作面大坡度仰斜开采及围岩控制技术研究与应用

红会四矿部分综放工作面采用大坡度仰斜开采,围岩稳定性极差。采用数值计算方法模拟大坡度仰斜开采综放工作面围岩应力和破坏区分布特征,分析了煤壁内拉应力随着工作面仰采坡度增大的变化规律,在此基础上提出防治煤壁片帮和端面冒顶的主要技术措施,并确定了全长锚固竹(木)锚杆加固煤壁的技术参数,在实际应用中取得良好效果。     

铜山矿矿岩可崩性评价及崩落演化规律研究北大核心

为研究铜山矿Ⅱ号矿体自然崩落法的可行性,通过相似工程类比,初步获得了铜山矿矿岩可崩性分级。根据现场工程地质调查数据,基于Laubscher崩落图法建立了铜山矿矿岩可崩性评价模型,获得了三种不同拉底形状条件时的水力半径。利用GPI 3D FDEM构建了铜山矿Ⅱ号矿体自然崩落法三维数值模型,通过研究整个崩落过程中的应力与位移变化,获得了初始崩落面积和持续崩落面积,揭示了拉底速率对矿体崩落效果的影响规律、不同拉底速率拉底过程中底板应力演化规律以及自然崩落法采矿对研究区域地表沉降的影响规律。结果表明:铜山矿矿岩可崩性属中等;初始和持续崩落水力半径分别为15.5、27.5 m;拉底形状为圆形时所需拉底面积最小;发生初始、持续崩落所需拉底面积随长宽比增大而增大;断层破碎带能够促进损伤破裂向其汇集,也对损伤破裂的扩展具有阻隔作用。     

基于FLAC3D软件的凝灰岩矿溜井爆破降段动应力数值模拟及稳定性分析

溜井放矿已逐渐成为砂石骨料矿山的重要出矿手段,因此对溜井的稳定性进行分析探讨有利于矿山生产工作的可持续发展。面对溜井内部结构复杂、探测难度大等问题,为更好地模拟研究溜井降段爆破方法,本文基于某凝灰岩砂石骨料矿山,采用FLAC3D软件建立溜井有限差分网格模型,以溜井爆破降段过程中的动应力变化和损伤破坏位移为评判依据,对该矿溜井的降段爆破进行研究,得到了溜井低采面持续爆破降段动应力扰动下的围岩变化规律。研究表明：凝灰岩矿溜井井筒底部大部分区域存在明显应力集中;低采面长期爆破降段对溜井内部围岩造成损伤,溜井整体稳定性减小,垮塌风险显著增加;动载源距避爆点50～60 m外,采场构筑物或者岩体的震动明显减弱;随着开采水平不断下降,溜井发生冲击破坏或疲劳损伤的主要原因是动载产生的拉应力,当降段至180 m围岩时,最大位移量可达约17.83 mm。结果表明,本文建立的凝灰岩露天矿溜井模型能很好地反映溜井爆破降段的模拟效果。     

夜长坪钼矿软岩巷道支护数值模拟研究

夜长坪钼矿采用自然崩落采矿法,在生产中底部结构工程布置在极不稳定的氧化矿石中,巷道破坏严重,无法进行正常的放矿工作。通过采用FLAC软件进行数值模拟,对巷道支护形式及支护参数进行模拟计算,对不同的方案进行甄选,为现场支护方案和参数的确定提供重要依据。     

放矿口散体流动速度分布及显著影响高度研究

现代地下矿山的发展促使大型凿岩设备和出矿设备不断投入使用,同时造成采场出矿巷道及放矿口断面不断增大。实践证明,采场放出口矿岩散体速度分布和放出口尺寸对放矿结果有显著影响。根据放出口矿岩散体流动状态,分析了采场底部漏斗短溜井放矿及电耙出矿条件下的放出口矿岩散体流动速度分布,给出了放出口影响范围的估算式, 揭示了放矿口对采场放矿的影响机理,对采场合理结构参数的确定具有指导意义。     

侧向挤压连续推进振动出矿崩落法的研究

为寻求厚大矿体安全、高效、低耗的采矿方法，易门矿务局联合有关单位在凤山矿开展了“侧向挤压连续推进振动出矿崩落示”的研究工作。进行了包括室内放矿模拟试验研究、爆破漏斗试验研究、凿岩爆破参数研究、新型振动出矿底部结构与拉底扩漏工艺研究、计算机控制放矿管理研究、以及从采场结构参数到回采工艺技术等一整套采矿方法试验研究工作，形成了比较完善的新工艺，填补了我国在该领域研究的空白。     

白音诺尔铅锌矿采场底部结构的设计

综合评述了白音诺尔铅锌矿采场底部结构的设计和应用 ,论述了底部结构对采矿方法的效率、劳动生产率、采矿工程量、矿石的损失与贫化、放矿工作的安全以及生产成本等的影响 ,底部结构的设计在生产中具有重要意义。     

溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响研究

为研究溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响,以金山店铁矿-480~-410 m段主溜井为工程背景,采用PFC2D离散元软件对放矿漏斗角分别为45°、50°、55°、60°、65°的主溜井放矿过程进行数值模拟。为定量描述不同放矿漏斗角下矿石流动性之间的差异,定义矿石质量流率比为矿石流动性评价指标,分析各放矿漏斗角下的矿石流动性特征,揭示放矿漏斗角对矿石流动性的影响机理。构建溜井放矿相似试验平台,进行溜井放矿相似模拟试验,计算矿石的质量流率比,并将其与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明：当放矿漏斗角为60°时,矿石质量流率比最大,矿石流动性最好;相似试验与数值模拟所得矿石质量流率比的变化趋势基本相同,相似试验结果能对数值模拟结果进行验证。     

自然崩落法底部结构应力状态研究

以普朗铜矿为研究背景,通过分析拉底工程在自然崩落法中的重要性,应用FLAC3D数值模拟软件,研究拉底过程中,逐渐增大拉底推进线尺寸时,底部结构应力状态的分布情况,得到一个聚矿槽开挖距拉底推进线较有利的距离。并且,在实测地应力的基础上,通过改变水平构造应力值,研究了4种不同应力状态下,底部结构的应力分布情况,分别得出有利于矿石崩落及底部结构稳定的应力状态。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。     

Geomechanical assessment of ore drawpoint stability in mining with caving

The authors solve the problem on stress-strain state of adjacent rocks of ore passes arranged in the face area under caved ore and the ore passes arranged both lengthwise the stope and in the stope face area (the face ore drawing scheme and the stope-through drawing, respectively) by using the finite element method. The article describes stress distribution in higher stress zones and in distressed areas depending on ore discharge preparation techniques at depths down to 1.5 km.