基于FLAC~(3D)的充填采场结构参数优化研究

以新城金矿V~#矿体-580中段采场为研究对象,利用FLAC~(3D)软件进行采场稳定性模拟研究,计算分析6种不同采场结构参数引起的采场顶板应力、位移变化特征,得出最佳采场结构参数。结果表明:在二步矿柱开挖过程中,二步矿柱周围的介质向空区位移变形,采空区中间产生较大变形,顶板垂直位移随着二步矿柱的开采逐渐增大,但最终趋于稳定。在6种方案回采过程中,方案2和方案5与其他方案相比,顶板位移、应力相对较小。基于矿山高效回采及成本考虑,建议采用分层高度5m,采场宽度8m,矿房超前一步矿柱6分层的采场方案。     

基于模糊物元模型的矿房回采顺序方案优选研究

以某矿山矿体开采为研究对象,提出了波浪型开采、倒V型开采和斜线型开采等3种回采方案。利用FLAC^3D对3种方案进行回采顺序模拟,给出了各方案回采顺序对采场应力、位移以及塑性区的影响趋势。在此基础上选取最大主应力、最大拉应力、顶板沉降位移、底板鼓起、边帮水平位移和塑性区体积共6个评价指标构建了模糊物元评价模型,采用变异系数法确定各指标值的权重,最终确定3种方案的关联度分别为0.9190,0.9774,0.9251,按照最大关联度原则确定了倒V型开采方案为最优方案。该研究思路可为类似矿山提供参考。     

新城金矿V~#矿体-680m中段踏步式回采研究

回采顺序的合理选择有助于地下金属矿山控制地压活动、改善回采条件以及提高经济效益。新城金矿V#矿体采用上向水平分层充填法回采,采场垂直矿体走向布置并按照"隔一采一"顺序分为一步回采和二步回采,这种回采顺序导致二步采场两侧均为充填体支撑,顶板条件较差。本研究以新城金矿V#矿体-680 m中段为研究对象,基于原有的"隔一采一"回采顺序提出"踏步式回采"方案,通过FLAC3D软件模拟分析、比较2种方案对采场岩体稳定性的影响。数值模拟结果表明,无论采用"隔一采一"还是"踏步式回采"方案,在两侧为充填体支撑的情况下,中间矿体的回采条件均较差,但相比而言,"踏步式回采"在控制顶板变形、避免产生大范围塑性区方面优于"隔一采一"方案。本研究成果对类似矿山的矿体回采设计有重要的借鉴意义。     

朱兰铁矿深部急倾斜厚大矿体回采顺序优化研究

合理的回采顺序是深部矿体安全高效回采的关键。为确定朱兰铁矿深部矿体阶段空场嗣后充填采矿法的最佳回采顺序，设计了4种盘区内采场回采方式和3种矿房回采顺序，利用AutoCAD-Midas-FLAC^3D耦合建模技术，分析了各方案回采过程中的应力和顶板下沉位移变化、盘区回采结束后的塑性区范围及分布情况。结果表明：盘区内采场“隔二采一”和矿房“中央向两翼开采”的回采顺序方案应力集中程度低，顶板下沉位移量变化小，塑性区范围及分布情况好，且回采工艺简单，有利于提高采场稳定性，确定为最优回采顺序。研究成果可为朱兰铁矿深部矿体回采提供技术依据，也为同类型矿山回采顺序设计提供借鉴。     

胶结充填体对二步矿体作用机理分析

为研究胶结充填体对二步矿体的作用机理,以新城金矿782、792和802 3个一步采场为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,对一步采场从第3分段开挖充填到第5分段开挖充填中胶结充填体的作用机理进行模拟研究。结果表明：从一步采场第3分段到第5分段开挖充填,二步矿体内的应力值比胶结充填体内的应力值大5～6倍。792采场胶结充填体与二步矿体接触面上产生的塑性区以受拉破坏为主,782、802采场胶结充填体与二步矿体接触面上的塑性区由剪切破坏产生,深度基本保持在1 m左右。一步采场回采至11分层后,顶板沉降量加快,需对顶板进行支护处理,以保证回采安全。     

新城金矿Ⅴ#矿体-680m中段踏步式回采研究

回采顺序的合理选择有助于地下金属矿山控制地压活动、改善回采条件以及提高经济效益.新城金矿Ⅴ#矿体采用上向水平分层充填法回采,采场垂直矿体走向布置并按照“隔一采一”顺序分为一步回采和二步回采,这种回采顺序导致二步采场两侧均为充填体支撑,顶板条件较差.本研究以新城金矿Ⅴ#矿体-680 m中段为研究对象,基于原有的“隔一采一”回采顺序提出“踏步式回采”方案,通过FLAC3D软件模拟分析、比较2种方案对采场岩体稳定性的影响.数值模拟结果表明,无论采用“隔一采一”还是“踏步式回采”方案,在两侧为充填体支撑的情况下,中间矿体的回采条件均较差,但相比而言,“踏步式回采”在控制顶板变形、避免产生大范围塑性区方面优于“隔一采一”方案.本研究成果对类似矿山的矿体回采设计有重要的借鉴意义.     

玲珑金矿东风矿区深部缓倾斜矿体回采顺序优化

玲珑金矿东风矿区原采用盘区中深孔分段出矿采矿法回采,但由于矿体倾角变缓、开采深度增加和开采规模扩大,已不能满足生产要求。在充填系统建成后,东风矿区全部采用上向水平分层进路式充填采矿法。为探求合理的回采顺序,运用FLAC3D软件对不同回采方案进行模拟,分析采场在不同回采顺序下压应力、拉应力、垂直位移和塑性区等特征,得出最优的回采顺序方案。模拟结果表明,使用隔一采一、采完之后进行充填、最后2条采场和穿脉同时充填的开采顺序最优。     

猫场铝土矿采场回采顺序优化研究

在矿山开采过程中,不合理的回采顺序容易导致围岩变形、位移和破坏。为有效预防该类地质灾害发生,本文采用数值模拟仿真软件对猫场铝矿条带开采嗣后充填法采场回采顺序进行优化研究。通过分析采场整体和顶底板位移大小、顶板与矿柱应力分布以及整体塑性区体积大小,研究表明：方案Ⅰ(由南至北)的回采顺序最佳,该方案下采场整体位移5.396 m、顶板位移为5.853 m、地表位移为2.854 m;顶板最小主应力为0.421 MPa,矿柱最大主应力为25.4 MPa;剪切破坏体积为0.628 m3,拉伸破坏体积0.248 m3。其中,位移与应力数值相较其他两种方案差值较小,但拉伸破坏体积差值较大,且该方案下位移、应力、塑性区体积均小于其他两种方案。因此,采用从南至北开采的回采顺序更有利于采场的稳定。     

群空区下厚矿体二步骤采场回采顺序优化研究

针对某大型岩金矿山缓倾斜至倾斜厚矿体空场回采嗣后崩落二步骤采场高应力、高位移、高塑变的"三高"复杂开采技术难题,综合运用工程技术和经济学原理定量分析优化确定了隔一采一空场回采嗣后放顶的回采及空区处理方案,生产实践证明,该方案能确保矿山资源得到高效经济安全回采,满足矿山改扩建2500t/d的生产能力需求。     

新城金矿采场地压活动规律研究

以新城金矿难采矿体上向分层充填法为工程背景,利用FLAC3D数值模拟软件,分析一步、二步采场回采过程中的应力、位移变化规律,对开采过程中的地压活动规律进行了定量预测.该研究结果为类似矿山地压控制提供了借鉴.     

基于CRITIC赋权的回采顺序优化模拟研究

回采顺序影响着矿体的安全高效开采。针对某深部金矿设计了4种回采顺序方案,采用MIDAS/GTS-FLAC3D耦合模拟的方法模拟采场开挖充填的过程,研究回采顺序对矿体和围岩应力应变的影响,并建立基于CRITIC赋权的综合评价模型,对4种方案进行综合评价。结果表明:在不同的回采顺序方案中,回采顺序对矿房中的应力和位移具有明显的影响。各个方案的最大主应力、顶板沉降位移、底板鼓起位移和边帮水平位移均随着开采时步的增加显著增长,最大拉应力则呈现波动趋势。4种方案的综合评分确定前进式隔一采一的回采方案为最佳回采顺序方案。     

金属矿山充填开采富水巷道围岩稳定性控制研究

为研究含水矿山矿体回采对巷道稳定性的影响，采用3Dmine-Rhion-Griddle-FLAC3D耦合构建矿区三维模型，进行矿体回采过程中巷道变形、应力、塑性区变化规律研究；进行开采过程中巷道变形实时监测分析验证巷道稳定性。结果表明：基于3Dmine-Rhino-GriddleFLAC3D分析方法，可以对含水矿山矿体回采过程中巷道稳定性进行有效分析，从而为矿体回采过程中确保巷道稳定性提供理论依据；矿体回采结束后，产生变形量较大区域仅在靠近采场两水平巷道采联位置，仅采场正上方位置处采联受扰动影响较大，变形量大于10 mm，其余部位受扰动相对较小，变形量均未超过10 mm；矿体回采过程中，两水平巷道所受最大压应力、最大拉应力、渗透压均随着回采步骤的增加呈指数增长规律，最大压应力、最大拉应力受力位置与变形相对应，所受力最大值均未超过岩体强度，渗透压较大区域均出现在各个采联两帮位置处，距离采场位置较远的主巷道处，渗透压基本保持初始渗透压状态；由于渗透压的存在，两水平巷道所受应力虽未超过岩石强度，但巷道拐角及采联端部出现较小范围塑性破坏，表明渗透压对岩石强度具有弱化作用。模拟结果为含水矿山稳定...     

基于FLAC3D的上向水平分层充填法采场稳定性分析

小东沟金矿厚大矿体采用上向水平分层充填采矿法开采,合理的采场结构参数直接关系到采场稳定性和矿体开采效率。设计3种采场结构参数,建立FLAC3D数值模型进行计算。模拟结果表明,矿房开采过程中各方案最大主应力、垂直方向位移和塑性区体积均较小,开采矿柱时应力、位移和塑性区体积值均急剧增加。矿房跨度过大易导致矿柱开采过程中采场稳定性降低,增加安全隐患。最优采场结构参数为矿房宽6m,矿柱宽5m。模拟结果为小东沟金矿采场结构参数的确定提供了理论支撑。     

柿竹园多金属矿露天-地下协同开采安全稳定性分析

为研究柿竹园多金属矿露天-地下同时开采的相互影响，根据矿山的实际生产情况，构建了矿山的地表模型、露天坑最终境界模型、矿体模型、塌陷区及采空区模型。为尽可能真实地反映矿山开采及覆岩的变形特征，按不同的回采高度和回采区域将矿山整体开采顺序从上到下划分为6个阶段。其中，第1至第5阶段为露天-地下联合开采，露天开采东、北部684 m以上以及西、南部612 m以上的矿体，与此同时，地下采用分段凿岩阶段空场法开采东部407～610 m、北部470～536 m的矿体，以无底柱分段崩落法回采西部530～610 m的矿体以及中部490 m以上的矿体；第6阶段为地下开采结束全部转为露天开采。通过数值模型得出了露天-地下协同开采期间，各开采阶段地表和采场产生的最大位移量、采场顶板产生的最大拉应力值以及最大压应力的位置和大小；并对露天开采时，井下采场、采空区顶板、边坡的位移和应力进行了监测和分析。结果表明，露天-地下协同开采期间，露天开采区形成的露天边坡和平台未出现明显的应力集中现象，露天边坡产生的位移、拉应力和剪应力值均较小，矿山露天及地下开采对最终边坡稳定性造成的影响较小，开采造成的位移和应力集中程度不会...     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC^3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场跨度开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果对类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

空区处理与隐患资源开采协同技术研究与应用

采用phase2数值模拟软件分别建立了某矿山4575 m中段平面和7#勘探线剖面两个数值分析模型,对采场开采过程中围岩应力、位移及塑性区分布情况进行数值模拟分析。在此基础上引入协同理论,开展隐患资源开采与空区处理的协同技术研究,根据不同的矿体产状、围岩受力性质,选择不同的采场回采与空区处理方案。研究表明,数值分析与协同技术的综合利用,可为类似矿山进行高效、安全开采提供指导。     

充填体下矿体回采顺序数值模拟优化研究

结合矿山的采矿方法及矿体赋存特征,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了三维数值模型,对矿体在大体积充填体下的回采顺序进行了模拟研究,根据计算结果,从应力、位移及塑性区3个方面对不同的方案进行了比较分析,进而确定从中间向两翼的回采顺序为最优回采顺序,并针对矿山在未来开采中可能存在的问题提出了合理建议,分析结果对矿山的安全生产有重要的参考价值。     

某矿山深部开采回采进路参数的数值模拟分析

针对某矿山的深部开采,提出了3种不同规格回采进路断面积的回采方案,并运用FLAC3D软件进行数值模拟。通过对比分析各方案在巷道开挖后沿脉巷道顶板监测点位移以及回采进路开挖后其塑性区及最大主应力应力云图,最终选择断面为4 m×4 m的方案;通过将该方案模型与模拟矿山现场的模型进行监测点位移、塑性区及应力云图对比,验证了该方案能够满足矿山安全高效回采的要求。     

基于3D-σ有限元法的采场回采顺序优化

结合某地下矿山工程实际,针对高程和平面2个维度的回采顺序,采用三维弹塑性有限元方法对回采过程中的应力场和位移场进行模拟计算,分析不同回采顺序的应力和位移状况,结果表明,在高程维度上从上而下开采时采场稳定性要优于由下而上开采;推荐在平面维度上采用"由内向外后退式回采"或"将矿体沿走向方向分为多段,在每一段内由内向外后退回采"的方案。研究结果对矿山的安全回采具有一定的指导意义。     

缓倾斜破碎矿体回采方案优化与动态调控研究

结合焦家金矿的矿床地质条件与开采工艺,设计了4种回采方案,建立了矿体三维模型,进行模拟计算分析。通过对4种开采方案的变形、应力与塑性区的综合比较发现：在矿体上盘较为破碎的情况下,4种开采方案的顶板变形量相差不多,难以对4种开采方案进行优化评价。从控制矿体顶板应力与降低塑性区体积出发,正三角开采方案较为合适。结合巷道开挖后围岩的应力分布状态,通过运用数理统计的方法,研究分析了采场施工行为对波速的影响。根据超声波速度变异性,建立了基于岩体波速变异性的动态调控方法。从试验数据和采场实际数据分析可知,随着进路的回采,波速频率特性变低,塑性松动区的范围在扩大,围岩稳定性降低,逐渐呈失稳状态。通过在回采过程中引入调控手段,试验采场稳定性良好,从而为回采方案调控提供了一条新途径。