基于ANSYS-R法的采场结构参数优化

为提高某矿回采效率,扩大生产能力,对采场结构参数进行优化。运用ANSYS对12种不同采场结构参数进行了数值模拟分析,得出各个方案采场最大主应力、顶板沉降量、两帮位移量和最大拉应力指标值,分析后保留采场宽、高分别为15 m和14 m以下的9种可行方案;采用正交试验极差法（R法）对这些方案模拟所获取的指标值进行显著性分析计算,确定采场最优宽高组合为宽9 m,高14 m;将最优采场结构应用于现场试验,并对试验采场顶板下沉量进行了实测,模拟结果与实测相对误差为7.48%,模拟结果准确性较高。试验结果表明,采用该法优化的采场结构参数不仅能够保证采场的安全稳定,而且能够大幅提高采场生产能力和回采效率。     

基于FLAC~(3D)下向进路采场参数优化

为获得最优采场参数,应用数值模拟软件FLAC~(3D)对不同进路采场结构参数进行计算,分析不同参数的进路在开挖过程中位移和应力变化特征,获得不同方案进路开采位移和应力随进路宽度和高度的变化曲线,选出最优的进路参数。结果表明:进路宽度的变化对采场顶板的稳定性较进路高度明显,进路宽度达到4.0 m时采场顶板的最大拉应力超出了其自身极限抗拉强度,最大位移量达43 mm,顶板在开挖后自身稳定性较差。综合考虑三山岛金矿新立矿区生产能力和安全性,建议矿山选择进路宽度为3.5 m,高度为3.0 m。     

三山岛金矿破碎矿体开采采场结构参数优选

三山岛金矿直属矿区局部矿体较为破碎,为安全有效回采矿体,采用ANSYS有限元模拟软件,对不同结构参数采场的稳定性进行计算分析。通过分析不同参数采场顶板的垂直位移量和竖向应力,结合容许极限位移量判据评判各参数采场稳定性。结果表明,采场的最优参数为:采场宽3.5 m,高2.5 m,该结构参数可确保采场安全高效回采,并得到工程应用验证。     

急倾斜薄矿脉采场结构参数优化研究

通过对顶柱与采场跨度对采场稳定性影响研究,针对急倾斜薄矿体采场,采用Hoek-Brown等方法进行工程参数分析,利用FLAC~(3D)数值模拟方法,建立了矿体研究区段的三维模型。对几种不同采矿方案进行了有限元数值模拟,得到了不同采场结构参数下矿岩中的应力、位移以及塑性区分析结果,得到了最优采场参数。     

基于Flac3 D数值模拟的深部采场结构参数优化及应用

针对阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法采场结构参数的确定开展相关研究,采用Flac^3D数值模拟软件建立了留顶柱不留底柱、留底柱不留顶柱共2种数值模型,分步模拟计算各方案在回采过程中的应力和位移分布规律,分别从拉应力和底板上鼓量、顶板下沉量分析比较方案的优缺点。研究结果表明：首采分层开挖后,2种方案采空区的顶底板均出现了拉应力集中,采空区两侧围岩出现压应力集中区域;留底柱不留顶柱的方案拉应力出现明显下降,仅为2.30 MPa左右,因此选择留底柱不留顶柱的方案作为阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法的采场结构布置形式。     

卧虎山铁矿采场极限暴露面积回归优化模型

地下矿山开采中,合理的采场暴露面积是保障采矿作业安全的前提,采场暴露面积作为地下采场的主要结构参数需要进行优化。以卧虎山矿27-31线为研究对象,运用3DMine-Midas- Flac^3D耦合建模技术,构建了地表、矿体和采场的精细化模型,在采场长度参数为30 m和40 m的条件下,设计了10种采场暴露面积计算方案,通过数值模拟获得采场顶板最大拉应力和两帮最大压应力,基于此建立了采场暴露面积与顶板最大拉应力及两帮最大压应力的回归优化模型,在有安全系数的保障下确定了采场极限暴露面积。研究结果表明：（1）经采场稳定分析,最大压应力主要出现在采场两帮的围岩,而最大拉应力出现在顶底板;（2）通过建立采场暴露面积与最大拉应力和最大压应力的回归函数关系曲线,获得暴露面积与应力的关系规律,即在相同采场暴露面积条件下,采场越长则拉应力越小,而在相同拉压应力限值情况下,采场越长则极限暴露面积越大;（3）以矿山生产安全系数1.3为基数,通过回归函数曲线规律,根据采场矿体的赋存条件,以30 m和40 m的采场长度值,确定卧虎山矿的极限暴露面积分别为450 m²和600 m²。当岩体力学参数改变时,亦可采用回归函数曲线规律自适应判定采场极限暴露面积和采场跨度。     

六角形采场充填体的离心模拟试验研究

依托某矿山采场结构参数为研究对象,采用物理模型试验,开展了六角形采场充填体的离心模拟试验研究,得到了以下结论：随着离心机加速度的提高,重力由1 g逐步增加至100 g,采场周围出现明显的位移变化;随着加载加速度的增加,物理模型中产生的位移接近线性增大;由于六角形采场上部应力拱的存在,离心模拟试验附加的重力难以使采场发生破坏。     

某地下矿山充填采矿数值模拟分析

基于现场地质调查和室内试验得到的矿岩力学参数,根据工程地质特点和开采技术条件,运用数值模拟软件建立了开采数值模型,对矿体开采和充填进行了模拟分析,得到了每中段的应力和位移场的分布情况.结果表明,充填可以有效抑制围岩的应力和变形,提高围岩或矿柱的承载能力,起到了稳定采场的作用.     

不同采场凿岩硐室跨度与岩性关系研究

深孔爆破开采容易产生岩体片帮与超采问题,导致采场跨度变大,影响采场稳定性。基于现代仿真技术对不同采场跨度下的地压显现进行了数值模拟,对比分析不同开采跨度下硐室顶板应力、位移、塑性区分布情况,探讨不同采场跨度与岩性的内在关联。研究表明:不同跨度矿柱水平位移变化不明显,随跨度的增加,顶板拉应力与沉降均增大,采场跨度增加,将导致顶板安全风险逐步增大。不同开采跨度下采场地压显现规律的研究具有一定的指导意义,可为工程实践中优化设计提供参考。     

基于FLAC~(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

重叠矿段采动下的工程响应仿真与评价

重叠矿体开采的相互作用和响应规律是影响矿山开采安全的重要因素。以镜铁山桦树沟铜矿与上部铁矿体的重叠矿段为研究对象，采用3DMine-Midas-FLAC^3D耦合精细建模数值模拟技术，结合矿山实际工程和采充工序条件，建立了充填矿段铜矿体开采条件下的FeV矿体工程响应数值分析模型，获得了FeV矿体回采巷道等工程结构的位移和应力响应规律，对FeV矿体的开采进行了安全评价和分析。研究结果表明：（1）试验采场的采充过程中，FeV回采巷道2 865 m水平所受开挖扰动最大，最大位移达到2.3 cm，应力最大扰动幅度为11.34%，最大剪应力为1.27 MPa；（2）采充过程中，空区上方中心部分的Z方向应力会减小，应力向四周转移；空区上方中心位置剪应力无明显变化，剪应力在空区边缘变化明显；（3）在试验采场开采过程中，上部FeV矿体的2 880 m和2 895 m水平回采巷道处于稳定状态，建议矿山加快回采进度，实现强采强出，提高矿石回收率。     

急倾斜中厚矿体长矿房连续开采干式充填采矿法

露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采,然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填,为了提高回采效率,需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体,依据矿岩体工程地质条件及其稳固程度,结合矿山现有采矿装备与充填条件,在阶段空场法分段凿岩、落矿的基础上,提出了长矿房连续开采干式充填采矿方法。依据矿体形态划分阶段,在首采阶段最下分层开掘凿岩巷道,上一分层预控顶为下一分层开采提供凿岩巷道;采用中深孔连续落矿的同时,利用废石等对采空区进行干式充填。该采矿方法简化了矿块开拓设计,大大减少了采准、切割工程量,缩短了采准、切割时间;通过采用连续开采减少矿柱留设,提高矿石回采量;采用干式充填体控制采场地压。在青龙沟采区北矿段现场进行的工业试验表明：对急倾斜中厚矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿法实现了高强度和大规模集中开采,提高了矿块的回采率,降低了矿产资源损失量。     

中深孔分段落矿嗣后充填采矿实践

为提高三山岛金矿-600 m以下中厚矿体采矿强度,采用上向中深孔分段落矿嗣后充填采矿法进行开采。首先,在采场上盘和顶柱下方分别施工支护巷道,进行长锚索预支护,有效保证了上盘围岩及采场顶柱的稳固性;其次,在分段采场开采分次爆破过程中,通过上分段上盘支护巷道进入采场,随后进行顶板处理,保证了采场顶板安全;最后,分段采场回采完毕,立即进行充填,缩短了采空区暴露时间,减少了围岩移动。实践证明,该采矿方法具有生产能力大、安全高效及采矿成本低的优点,满足了矿山生产规模扩张的需要,创造了巨大的经济效益和社会效益。     

蚀变带内矿体开采中人工假底的应用研究

针对嵩县山金矿业有限公司主矿体位于矿区构造破碎带内,前期采用上向进路充填采矿法对其进行开采时留下了高品位顶底矿柱的开采难题,矿山提出通过在各中段间施工人工假底来对这部分高品位矿柱进行回收。因此,为保证顶底柱回采稳定性和矿石回收率,建立了人工假底薄“板”力学模型,应用弹性力学理论对其失稳机理进行分析;同时在人工假底厚度确定的情况下采用安全系数法分析了进路宽度与高度对进路稳定性的影响,确定安全合理的进路宽度为3.5~4.0 m,高度为3.0~4.0 m;再对人工假底进行配筋设计,并对金属网在人工假底中不同位置时假底位移及应力场变化进行数值模拟分析,得到最安全合理的铺设位置为人工假底中部。将研究结果应用到工程实践中,结果表明人工假底的应用使矿山顶底柱得到安全高效的回采。     

良山铁矿井下采空区地压管理探索

在矿床地下开采中,采空区岩体的原始应力一旦被破坏,岩体应力就会重新分布,很容易引起顶板下沉和垮塌、底板鼓起、片帮、地表移动等一系列地压灾害。采取预留矿柱、支护井巷围岩、充填采空区、崩落围岩降低围岩应力等地压管理方法可以尽可能地减少地压危害的发生。     

浅析充填采矿法在湘安钨业的应用实践

湘安钨业自开采以来一直采用全面法进行采矿,在经过近20年的开采后整个矿区留下大面积的采空区。采空区的顶板依靠矿柱维护,随着开采深度的加深,矿体顶板稳固性急剧变差,全面法采矿不仅存在很大的安全隐患,而且浪费大量高品位资源,同时由于顶板垮落造成出矿贫化增大。为了确保生产安全,降低出矿贫化同时提高高品位矿石的回采率,公司决定利用充填采矿法对深部资源进行回采。     

大断面六角形进路采矿法结构参数优化研究

针对龙首矿普通六角形进路采矿法在西一贫矿区回采过程中进尺率低、断面轮廓不规整、机械化程度低和炸药单耗高等回采问题,通过数值模拟和现场试验,对大断面六角形进路采矿法在龙首矿西一贫矿开采区的可行性进行研究。结果表明:与普通六角形进路采矿法相比,采用大断面六角形进路采矿法回采西一贫矿资源时,采场顶底板及边帮矿岩受力条件更好,顶底板变形量小,2条相邻进路之间未出现贯通;平均进尺由2.4 m提高至3.2 m,提高了33.3%;炸药单耗由0.20 kg/t降低至0.15 kg/t,降低了25%;轮廓完整性更好,最大超挖量降低了97 cm,最大欠挖量降低了10 cm;凿岩效率由1.25 m/min提高至2.10 m/min。研究结果证明了大断面六角形进路采矿法在龙首矿西一贫矿开采区回采过程中的可行性,符合回采过程中对安全性和高效的要求。     

浅孔留矿与中深孔爆破联合回采复杂矿体技术研究

山东玲珑金矿九曲分矿在回采中遇到中厚矿体时,采用传统浅孔留矿采矿法存在一些问题,即采场顶板暴露面积过大,安全得不到保证,矿石回收率低.通过采用浅孔留矿采矿法结合中深孔爆破,能保障作业人员的安全,提高矿石回收率,缩短矿块回采周期,是传统浅孔留矿采矿法回采中厚矿体的一种新的尝试.