贵州云峰铝土矿矿柱承载稳定性分析及其布置参数优化

为了实现铝土矿的安全高效开采,以贵州云峰铝土矿为工程实例,通过理论计算对房柱式开采条件下矿柱承载稳定性及其布置参数进行分析,揭示关键因素对矿柱临界安全尺寸的影响规律并借助数值模拟和工程实践对矿柱布置优化方案的合理性进行验证。研究结果表明：随着矿山原岩应力、矿床开采高度和矿柱间跨度增加,矿柱临界安全尺寸随之增大,而其随着矿柱抗压强度的增大而减小;矿柱的最优布置参数为长4 m×宽4 m×高5 m,矿柱间距12 m;矿房回采后,矿柱的最大承载力为48 MPa,小于临界承载力54 MPa,且矿柱无明显塑性破坏现象产生,仅局部破坏。现场工程实践表明,理论研究确定的最优矿柱布置方案是合理的,即在矿房回采过程中,矿柱处于稳定性状态,同时矿房的平均回采率由原来的69.5%提高到76.8%,取得较好的技术经济效果。研究成果可为类似工况铝土矿的安全高效开采提供有益的理论指导和技术支撑。     

大倾角煤层开采顶底板控制技术浅谈

大倾角煤层开采,一般指煤层倾角在35°~55°之间,煤层顶底板破碎,煤层埋藏不稳定,顶底板很难管理,开采时顶底板很难控制。本人根据多年开采经验,总结出一套大倾角煤层开采顶底板控制技术及方法仅供参考。1正常时期顶板控制方法(1)工作面双向割煤时,必须及时追机移架支护顶板,即采煤机割煤后距后滚筒3~5 m及时"带压擦顶"移架支护顶板,并打开护帮板抵住帮;(2)当工作面因初次(周期)来压、顶板破碎、因     

复杂采空区影响下后续矿体开采稳定性分析

为了从整体上分析前期已形成的复杂采空区对后续矿体开采的影响,保证地表及采场的稳定性,采用FLAC3D建立了包括地表、空区、矿体、充填体在内的完整矿岩模型,进行了矿床开采的数值模拟计算和分析。     

复杂采空区危险辨识的贝叶斯判别方法及应用(英文)

提出了复杂采空区危险程度辨识的贝叶斯判别方法。基于多元判别分析理论,将贝叶斯判别方法应用于金属矿山采空区危险程度的预测判别问题中,建立了相应的贝叶斯判别分析模型。该模型选用岩石单轴抗压强度、岩石弹性模量、岩石质量指标、矿柱面积比率、矿柱宽高比、矿体埋藏深度、采空区体积、矿体倾角和采空区面积9项指标作为判别因子,将采空区的危险性等级分为4级;以40个采空区实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明,贝叶斯判别模型的学习精度很高,回判估计的误判率为0.025。利用学习后的模型对某金属矿山采空区实例进行了稳定性判别,判别结果和实际情况相符。     

金属矿海底开采合理矿柱框架构建（英文）

为实现三山岛金矿海底矿床的安全开采,设计5种保安矿柱留设方案。利用重整化群方法,探索矿柱群的破坏机理,得出保证海底开采的矿柱安全系数。通过FLAC~(3D)数值模拟,对5种矿柱框架构建方案进行计算,分析不同矿柱框架留设方案的位移特征、应力-应变演化规律、塑性区分布及破坏范围。对顶板沉降及矿柱的安全系数进行评价,从而选出合理的矿柱框架方案。此外,利用模糊综合评判法对所选矿柱框架构建方案进行验证。所选定的最佳方案的矿柱安全系数为2.06,并且顶板位移量最小。此方案沿矿体走向每隔50 m设置10 m间柱,在127、151和167勘探线设置15 m间柱。本研究对海底开采矿柱结构的优化设计具有指导意义。     

倾斜矿体采空区非对称顶板-矿柱结构体协同承载机理

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶板变形特征及矿柱失稳破坏模式,研究其协同承载机理。结果表明：顶板变形、矿柱失稳破坏模式受采空区倾角θ和跨度比λ的双重影响,顶板变形大小随着θ的增加表现为双增长率,与λ的关系伴随着θ的变化而变化。矿柱失稳破坏模式受θ的影响程度随着λ的增加而减小,当0°<θ≤30°时,矿柱主要为小偏心受压破坏;当θ=0°和30°<θ≤60°时,随着λ值的增加,矿柱破坏模式从大偏心受压破坏向小偏心受压破坏转变。顶板维系采空区稳定的能力随着θ的增加逐渐降低,矿柱维系采空区稳定的最优λ值随着θ的增加逐渐减小,矿柱约束顶板变形作用大小随着λ的增加而降低。数值模拟和工程实例验证了理论计算结果的可靠性,为地下空场法矿山安全开采提供一定的理论支撑。     

砂金矿床底板坡度对采金船开采的影响

阐述了不同矿区及同一矿床不同地段的河流冲积砂金矿床底板坡度的特征,以矿区实例说明了由于存在底板坡度,故采金船选用不同的开采路线时,采池水的渗漏量相差较悬殊,对矿床开采有较大影响.     

矿体被采空的形状对房间矿柱的应力状况和强度的影响

根据哲兹卡兹甘矿床显现的矿山压力的分析,可以阐明矿山压力与第Ⅰ和第Ⅱ类矿床的地质构造特征的关系。例如,位于背斜上的矿体,具有顶板大面积暴露时能够保持稳固的特点,即使局部破坏或回采其房间矿柱仍能保持稳固。而开采向斜构造中的矿体,则常常伴随着强烈的覆盖岩层移动,并且多数情况下是以顶板和房间矿柱的大规模崩塌而告终。现     

滨海大型金矿床取消矿柱及房柱交替采矿的新工艺

针对三山岛金矿条件,研究了深部开采取消点柱的工艺技术。首先,调查测试了矿岩物理力学参数,并对矿岩质量进行了分级。其次,在详细分析上下盘及矿体的物理力学特性的基础上,对三山岛金矿深部开采取消矿柱进行了有限元数值模拟,研究得出-555m水平以下矿体的开采可全面取消矿柱。最后,结合矿床条件,提出了房柱交替式盘区上向分层充填采矿新工艺。工业试验结果显示,该新工艺大幅度提高了单位面积开采强度,对岩层扰动小,盘区生产能力大,矿石损失贫化小,获得了显著的经济效益。此外,对三山岛金矿由于深部开采而导致的地表沉降利用ANSYS软件进行分析,同时对岩层变形进行了监测。结果表明,三山岛金矿深部开采取消矿柱和采用房柱交替采矿新工艺后能够有效控制岩层变形,从而可实现滨海大型金矿床安全高效低贫损开采。     

提高井下采场高矿柱稳定性的措施

井下采场的稳定性与矿柱有着直接的联系,其支撑作用有效保证了整个采场的稳定,同时对矿石的回采也有一定积极意义。本文在结合大红山铜矿生产实际经验基础上,提出几点预防矿柱失稳的措施以及坍塌矿柱的处理方法,旨在对指导采场安全有效开采提供一定的理论及实践基础。     

Construction of reasonable pillar group for undersea mining in metal mine

In order to achieve the safe mining in Sanshandao Gold Mine, five schemes of secure pillar group are designed. Using the method of the renormalization group, the failure mechanism of the pillar group is explored, and the safety factor of the pillar system is also obtained. The displacement characteristics, stress–strain laws, distribution of plastic zone and damage range of different pillar group are analyzed using numerical calculation software FLAC^3D. To determine a reasonable pillar group scheme, the pillar stability and roof deformation are utilized to evaluate the safety of the pillar group. In addition, the theory of fuzzy comprehensive evaluation is adopted to verify the optimal scheme. The pillar group with the lowest roof deformation value is chosen as the optimal plan, which renders a factor of safety of 2.06 for the pillar group. According to this scheme, pillars with the width of 10 m are set along the strike of undersea deposit with the interval of 50 m. Rib pillars of 15 m in width are set at the location of the exploration line of 127, 151 and 167. The analysis can be used to provide guidance for optimal design of pillar structures in undersea mining.     

用Fisher判别法和支持向量机预测地下矿山矿柱稳定性(英文)

利用Fisher判别分析(FDA)和支持向量机(SVMs)等来识别地下矿山矿柱稳定性,从多种煤矿和石材矿山中提取一些指标和力学参数作为识别因子,包括矿柱宽度、高度、矿柱的高宽比、岩石单轴抗压强度和矿柱应力。包括取样、训练、建模和评估4个主要步骤。在建模阶段,基于统计学习理论,建立两类矿柱稳定性预测的FDA和SVMs模型,以40组世界不同矿山的实测数据进行模型的训练和测试,并将其模型应用于其他6组待测样本来验证建立模型的有效性,将SVMs模型预测结果与FDA模型及实际情况进行对比,采用指标回代估计法和交叉验证法来考察模型的识别能力。研究表明,SVMs和FDA模型都能较好地预测矿柱的稳定性,但SVMs的优势更明显,有望成为一种可靠、实用的地下矿山矿柱稳定性的评价工具。     

露天与地下联合开采采空区稳定性分析

针对拉拉铜矿露天与地下联合开采的复杂情况,采用FLAC3D分析一定的隔离矿柱支撑下采空区围岩变形及破坏特征。依据岩石力学摩尔—库伦准则,采用FLAC3D内嵌的FISH语言定义了剪切安全度及拉伸安全度两种破坏判据。依据模拟结果,为施工设计提供理论依据。     

New mining technique with big panels and stopes in deep mine

For the purpose to suit the bad mining technical conditions, such as deep imbed, gentle dip angle, and high initial stress in Dongguashan deposit, the stoping scheme was optimized. The new mining technique, with temporary curtain walls, large panels and stopes, was achieved as well. The deposit model, which was built through the DATAMINE, was led into FLAC^3D for numerical simulation. Based on these, the stabilities of pillars and stopes were analyzed. On the other hand, the impact of output stability by new scheme was verified with the help of optimization planning theory. The results show that stopes and curtain walls are safe when the width of temporary curtain walls between panels are 18 m. The length and width of stope increase to 78 m （82 m） and 18 m respectively, and those of panel increase to 300-500 m and 100 m respectively. The commercial test indicates that the new scheme can attain the aims of simpler production organization, better stope ventilation and work condition, smaller quantities of development and cutting, and 2/3 of equipments as before with the stable output. The pillar stoping technique is credible and valuable.     

基于DISL方法的硬岩矿柱脆性破坏数值模拟

以板裂为表现形式的岩石脆性破坏行为是深埋硬岩岩体开挖卸荷造成的典型围岩破坏现象。在简要比较4种硬岩脆性破坏数值模拟方法的基础上,基于损伤启裂-板裂界限(Damage initiation and spalling limit,DISL)模型,借助FLAC^3D开展硬岩矿柱原位压缩及单轴压缩数值模拟,探讨DISL方法的适用性并进一步探究硬岩矿柱的脆性破坏过程及其特征。结果表明:原位压缩模拟中,当卸荷总时步大于某一临界数值时,矿柱两侧发生V形破坏,进而矿柱整体形成沙漏状;不同均质度下屈服破坏单元主要分布在V形破坏区内及周围,其分布范围受低围压区及张拉区范围的控制;V形剪切带主要以拉剪破坏为主,剪切带内部靠近矿柱边壁一侧,伴有张拉破坏单元;单轴压缩模拟中,峰后阶段矿柱两侧仍然产生V形破坏,并且张拉裂隙的形成范围受剪切带控制。     

STABILITY ANALYSIS OF THE SUBLEVEL CAVING METHOD

本文归纳了用线弹性和非线性的弹-塑性有限元法对于在不同应力场条件下的分段回采巷道的应力分析的结果。从分析中发现,在废石已崩落的分段水平或崩矿的分段水平下面的分段回采巷道将出现临界应力集中。在爆破和放矿的循环中,如果中央回采巷道开采滞后时,将在该进路巷道出现拉伸和剪切破坏。在水平应力场条件下,回采巷道顶板的所有拉伸破坏都不再出现,只有在回采巷道底板上将出现轻微的屈服。与在重力应力场下的分析结果互相比较,当水平应力随着深度增加以后,在分段回采巷道附近的屈服破坏带将会大大变小。然而,预料将有另一种破坏出现,这就是在矿石柱体的测面的中部可能出现过分大的剪应力而导致的剪切破坏。 从分段崩落法稳定性的研究中,可以得出两个主要结论:(1)回采巷道的宽度必须仔细地控制在一定的范围内,并且要选择好恰当地回采顺序;(2)分段崩落法可以用于开采深部矿体,如果将矿柱宽度随开采深度而作相应的增加的话。     

深部硬岩矿山高频冲击锤非爆机械化开采现场应用（英文）

采用高频冲击锤开展非爆机械化开采现场试验,研究高频冲击锤在深部硬岩矿山应用的可行性。现场开采试验前,先监测矿体上开挖松动区范围,并从待开采矿柱上取样,进行截齿破岩试验,指导现场采矿试验。采矿试验中高频冲击锤的整体开采效率达到50.6 t/h,开挖卸压槽后开采其上部矿体效率高达158.2 t/h。这表明高频冲击锤在深部硬岩矿山具有良好的应用前景,卸压槽有利于非爆破机械化开采。同时,高频冲击锤还表现出工时利用率高、剥落矿块块度小、粉尘少、开采扰动小等优点。最后,基于现场应用和截齿破岩试验结果,提出基于高频冲击锤的深部硬岩矿山非爆机械化开采方法。     

云锡塘子凹矿体矿岩物理力学参数研究

通过对 31- 1#矿体矿岩物理力学参数的研究 ,对矿岩特性及稳固性进行了科学、合理地评价 ,为矿体开采过程中采矿方法的选择、采场结构参数的确定及回采过程中 ,地压的管理提供了科学依据 ,从而保证了矿山生产的安全可靠性     

金属矿滨海基岩的安全开采技术(英文)

三山岛金矿新立矿区是我国第一个滨海开采的金属矿山,要使生产能力在安全开采的前提下达到6kt/d,高强度开采势必扰动原岩地应力场,破坏矿岩的稳定性。通过矿岩、充填尾砂取样、试验及原岩地应力场的测定,建立任意点的应力—应变强度折减过程与莫尔-库仑准则条件下的安全系数法计算模型,计算出矿山在动态回采过程中矿岩的安全系数及其相对应的极限位移沉降量。通过为期3年的现场滨海开采实践及多点位移计岩移监测,结果表明:低沉降框架式上向分层充填法、采场结构参数、盘区回采顺序及安全系数法矿岩稳定性分析、现场实时监测为滨海基岩开采提供了技术支撑。