深部崩落法开采地表沉降特征数值模拟研究

随着矿山开采深度的增加,岩体所处的力学条件变得复杂,深部崩落法开采引起的地表沉陷规律不同于浅部。基于有限差分法和岩石力学理论,研究了崩落法开采过程中,上覆岩层的移动变形规律与应力场分布特征,研究结果可为深部矿体开采岩层移动角及地表沉陷范围的确定提供一定的借鉴。     

开采顺序对采场稳定性及地表沉降影响的数值模拟研究

结合采矿方法创建了回采过程数值计算模型, 采用有限元分析软件对不同开采顺序下的采场顶底板应力、位移等情况进行了模拟计算, 同时对不同开采方案引起的地表位移情况进行了分析, 最终确定了最优的回采顺序及开采方案。研究结果可为矿山的安全、高效生产提供技术指导和决策依据。     

条带膏体充填开采地表沉陷研究

条带开采技术是有效解决"三下"压煤的主要技术之一。将条带开采和膏体充填两种方法有机结合,提出了条带膏体充填开采的新概念。以周源山煤矿24采区条带膏体充填开采为工程背景,基于FLAC3D软件分别对采宽、留宽均为50m的条带开采和条带膏体充填开采两种开采方案进行数值研究。研究结果表明,条带膏体充填开采的地表下沉值大于条带开采相应位置的地表下沉值,但是其下沉系数满足条带开采的允许下沉系数的要求,这说明条带开采理论应用于条带膏体充填开采中是可行的。研究结果对以后周源山煤矿24采区的充填开采有一定的指导意义,并为类似的工程实践提供一定参考。     

FLAC和数值分析在矿山地表沉降预测中的应用

使用FLAC软件预测出采空区形成后引起的地表垂直和水平位移,然后使用数值分析方法,计算出地表各个沉降点的斜率和曲率,预测结果对矿山建设有参考作用。     

程潮铁矿深部矿体联合开采地表沉降规律研究

程潮铁矿选厂位于该铁矿深部矿体之上,采用2种采矿方法联合开采-430~-500 m阶段矿体时会引起选厂区域地表沉降。应用数值分析相关理论,建立采矿模型,采用FLAC3D有限差分法软件对开挖进行数值模拟,根据模拟结果分析地表沉降规律,从而预测是否要搬迁地表选厂,并根据不同情况提出相应的预防措施。结果反映地表选厂区域受地下开采沉降较大,影响选厂正常生产及选矿车间构建筑物的安全,且选场区域沉降与开采深部矿体间水平距离呈现一般规律,因此建议搬迁选厂。     

短壁开采的关键层变形与地表沉降耦合作用的数值分析

以潞安矿业集团五阳煤矿村庄下的短壁开采为背景,采用有限元数值模拟软件RFPA2D,对短壁开采中关键层变形与地表沉降情况进行了数值模拟.通过开采宽度和煤柱宽度两个参量的有机组合.研究了地表变形和关键层变形的耦合关系.结果表明,地表变形是受关键层变形约束的,关键层破断前,地表下沉量随关键层下沉量增加而增加,关键层破断后,上覆岩层整体下沉,地表下沉量发生突变,煤柱破坏不仅与自身的宽度有关,也与开采宽度有关.     

某石膏矿地下开采诱发的地表沉降分析

某石膏矿采用竖井开拓、房柱法开采,开采区段内形成大面积采空区,部分采空区已发生塌陷.为科学规划井下开采和保障矿山安全生产,采用理论分析与数值模拟计算方法,得出矿山地下开采诱发的"三带"高度为179.42 m,地表沉降最大值理论计算为1.43 m,数值模拟所得地表最大位移为1.36 m,出现在10#和14#盘区所对应的地...     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

巨厚松散层下重复开采地表沉降规律研究

根据14021(3)观测站资料分析、研究,总结出巨厚松散层下重复开采地表移动变形规律,对于潘集矿区留设保安煤柱、解决“三下”采煤及青苗赔偿、拆迁等问题具有重要意义。     

高阶段采场充填体数值稳定性分析

胶结充填体的稳定性对金属矿山的高效回采极为关键。为此,运用数值模拟的方法,综合考虑采场实际结构,设置合理的物理及力学参数,对紫金山金铜矿深部X₁号矿体采场进行模拟、稳定性分析。在矿房、矿柱布置18个位移观测点,记录各测点在一步骤矿房开挖、充填,二步骤矿柱开挖、充填整个过程中的变形特性。根据采场应力分布,塑性区分布,位移变化,判断采场的稳定性、分析高阶段范围下充填体的稳定作用过程。     

白象山铁矿河床下开采地表沉降数值模拟分析

针对设计采用嗣后充填采矿法的白象山铁矿的主矿体位于青山河床下的状况,为了保障矿山安全生产,采用数值模拟方法,对矿体、围岩及断层进行建模,对断层采用岩体弱化的方法建立模型,对于重点研究的地表和对结果有影响的断层进行细化网格的划分,并依据设计的连续倾斜进路尾砂充填法对模型进行开采与充填,分析地表沉降情况。通过计算分析,确定了位于地表河流中部即横坐标为400 m处的最大沉降值0.23 m。根据模拟结果,提出了对存在安全隐患的断层注浆加固的处理方法。经过再次运算得出最大沉降值减小到0.15 m,研究结果验证了采矿方法的安全可行性与注浆加固方法的安全有效性。     

开采扰动下水平矿柱稳定性数值分析研究

采用数值模拟计算的方法分析了某矿山-290 m水平矿柱在开采扰动过程中的力学效应显现规律。研究结果表明,上部中段采场胶结充填及硐室开挖后,应力向水平矿柱转移;下部中段开采后,水平矿柱整体处于高度应力集中状态,大部分区域都能从开采过程中的拉剪破坏恢复到弹性工作状态。综合分析结果表明,水平矿柱在开采扰动过程中整体稳定性良好。     

深部开采构造型突水危险性数值模拟分析

本文以三山岛金矿为工程背景,利用FLAC3D数值软件建立矿井深部开采流-固耦合数值模型,采用房柱式交替向上充填采矿法,在模拟采动条件下,尤其是采场通过F3断层时,矿体、充填体内渗流场以及塑性区的演化过程,对矿井不同开采时段、不同开采区域的突水危险性进行分析.试验结果表明:①距离断层较远时(-825 m-1盘区),随着回...     

弓长岭露天铁矿浅层采空区稳定性数值模拟

由于历史原因,弓长岭露天铁矿周边地方小矿点不规范乱采乱挖,导致在独木采区形成了大量的浅层采空区,迫于生产需求,需要对独木采区小北沟空区进行爆破处理。为了保障牙轮钻设备及人员安全,需要对空区的稳定性进行评价。考虑到弓长岭露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征,运用FLAC3D数值计算,开展了小北沟空区静力学计算和空区上方承载牙轮钻机的计算分析。研究表明：采空区形成后,在顶板处产生的最大压应力值为2 MPa,在顶板处产生的最大拉应力值为0.25 MPa,产生的压应力和拉应力均不是很大;地表12个监测点显示,地表最大垂直位移值不超过10 mm;在地表危险区域1施加牙轮钻机等效载荷,产生最大的垂直位移约为0.56 mm,在地表危险区域2施加牙轮钻机等效载荷,产生最大的垂直位移约为0.48 mm,牙轮钻机不会对地表沉降产生明显影响。     

小官庄铁矿北区开采扰动的地表及井筒变形规律

针对由于地下开采引起的小官庄铁矿地表及井筒产生较大移动变形的问题,利用FLAC3D程序对小官庄铁矿地下开采进行了数值分析,为现场的采矿方案确定提供指导。根据对-387 m阶段、-450 m阶段矿体开采的数值模拟,北区-450 m阶段矿体的开采必然导致地表及井筒移动变形的继续增大,采用充填采矿法能够限制地表及主、副井井筒移动变形的发展。权衡考虑降低采矿成本和限制地表和井筒变形的需要,提出了小官庄铁矿北区-450 m阶段保安矿柱外150 m范围内的矿体采用充填法过渡开采,其他部分继续采用无底柱分段崩落法开采的方案。     

金山店铁矿采区围岩及回填体稳定性数值模拟及分析

采用FLAC对金山店铁矿 - 2 0 0m阶段西区回填体和采场围岩受力状况进行数值模拟 ,分析了其稳定性 ,为该矿确定矿床开采与采准巷道参数的选择提供了可靠的理论依据。该方案简单易行 ,在处理矿山类似问题时 ,与传统的受力分析方法相比 ,具有较大的优势。     

水沙涌入工作面顶板结构稳定性分析

为解决西部矿区水沙涌入工作面的顶板控制问题,建立了“凸起”结构模型,解释了物体间摩擦因数的力学机理和水沙涌入工作面的顶板稳定性问题,并通过室内实验验证了模型的正确性。系统地研究了物体表面凸起结构、水、干沙、湿沙、水沙等对摩擦因数的影响,分析了水沙降低岩块间摩擦因数的作用机理。即水沙的侵入会在接触面间形成伪凸起结构,使得凸起方向角趋近于0,并且由于水对凸起抗剪强度的降低和砂砾的磨蚀加剧了这个趋势,最终使得摩擦因数大幅降低。解释了粗糙面摩擦因数高于光滑面的原因,分析得出水沙涌入面开采时,不易发生变形失稳、易发生滑落失稳以及来压剧烈、台阶下沉现象的原因。并且岩块在初始断裂时,凸起契合接触最完美,启动摩擦因数最大,这点对于维护顶板稳定尤为重要,现场可采用充填采空区、加强支护等措施最大限度的维持启动摩擦力。同时,水沙中含水分越多,摩擦因数越低,因此,水沙涌入面排水也很关键。     

程潮铁矿采场地压在线监测预警系统

基于金属矿山赋存和开采方式等特点,对金属矿岩地压显现特征进行分析,提出金属矿山地压在线监测预警系统的实施原则。以程潮铁矿为工程背景,采用以高精度钢弦式应力计为基础的采场压力监测系统,并辅以顶板离层、两帮收敛监测,实现采场地压的在线监测及预警功能。综合考虑矿岩地质条件、岩体力学试验、开采历史、三维仿真计算、监测信息等多重因素及分析方法对采场地压活动规律进行总结归纳,从而实现程潮铁矿地压活动的全面安全监控。     

典型渗流对露天矿山边坡稳定性影响的研究

岩石渗流对边坡的稳定性具有重要影响.为了研究渗流对露天矿边坡稳定性的影响规律,结合地质概况,采用数值分析方法对边坡进行了典型渗流作用过程分析,并确定边坡安全系数;研究结果表明,在一定条件下渗流作用对应力场影响很大,渗流与应力场的共同作用直接影响露天矿边坡的稳定性.     

李官集铁矿地应力的测量与分布特征研究

采用应力解除法,对李官集铁矿-120、-220和-320 m 3个中段进行了8个测点的三维地应力测试,并对获得的含有应变计的套孔岩芯进行了室内温度标定和围压率定试验。结果表明：各个主应力均为压应力,没有出现拉应力的现象;矿区以水平构造应力为主,最大水平主应力的数值在10.29～22.16 MPa范围内变化,方向基本上为SE-NW向,竖向主应力接近上覆岩体的自重应力;各测点的最大剪应力较大,其值均大于2 MPa。测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供了可靠依据。