房柱法矿柱回采人工假柱尺寸理论计算及 采矿工艺

房柱法是缓倾斜薄矿体开采的主要方法之一,而房柱法矿柱回采是国内外均面临的重大技术难题。以南温河钨矿为工程背景,先采用理论计算人工假柱尺寸,然后就矿柱回采工艺及预期经济效益预算进行了研究。研究表明:1)人工假柱跨度平均为11m,尺寸不小于4.35m,人工假柱养护龄期不得少于20d;2)试验采场内预计回收矿柱矿石量3 895.417t,矿柱直接经济价值为495.37万元,利润311.92万元。通过试验阶段矿柱回采,能够为南温河钨矿今后矿柱回采大范围推广奠定坚实的基础,也为今后类似矿山矿柱回采提供了宝贵的借鉴意义。     

点柱式上向水平分层充填法充填采场稳定性研究

为了确保大尹格庄金矿采场安全,提高资源回收率,对-380、-496、-556、-616水平一些采场矿柱进行调查,总结发现矿柱受结构面的方向控制,呈现不同的破坏模式,大致可分为节理组平行矿柱壁面、节理组与矿柱斜交、节理面平行于顶板;建立了矿柱宽度、矿房顶板跨度及矿体开采深度与矿柱安全系数的关系式,分析得到矿柱宽度对矿柱安全系数的影响作用最大,其次为矿体开采深度,最后为矿房顶板跨度;对目标采场矿柱进行稳定性评价,得到各矿柱的安全系数,圈定出了不稳定矿柱;最后对-616水平顶板极限跨度及矿柱尺寸进行计算得到顶板极限跨度为8.2m,矿柱宽度应大于4.1m。     

嗣后充填多矿柱同时回采充填体侧向位移研究

以3个矿柱同时回采为例,运用FLAC^3D建立了有限元模型并进行分析,采用控制变量法研究了在不同的矿柱一次回采高度、矿柱跨度、矿房宽度和充填体强度条件下充填体侧向位移的变化规律。结果表明,3个矿柱同时回采时,充填体双侧侧向位移值大于单侧侧向位移值,充填体侧向位移最大值出现在回采矿柱高度中间位置,由靠近中央位置向两端逐渐减小; 充填体最大侧向位移值随着矿柱跨度和一次回采高度增加不断增大,与矿房宽度和充填体强度呈负相关,充填体侧向位移的影响敏感程度由大到小顺序为: 矿房宽度、矿柱跨度、一次回采高度及充填体强度。     

深部厚大破碎矿体回采技术探讨

随着采矿工程的深部延伸,采矿环境变得越来越恶劣。对于深部矿产资源回采技术的研究成为了当务之急。而对于深部厚大破碎矿体的回采更是一个世界性的难题。以金川二矿区1# 矿体为例,在采用机械化下向胶结充填采矿方法的基础上介绍了留矿柱两步回采方案跟无矿柱连续回采方案,并着重分析了各方案的优劣,这对类似矿山有十分重要的借鉴意义。     

金属矿山嗣后充填采场顶板合理跨度参数研究及建议

根据河北某铁矿现有的开采技术条件,对该铁矿嗣后充填采场的结构参数进行了研究,采用材料力学“简支梁”理论计算及Flac数值模拟相结合的手段分析了采场顶板的安全合理跨度。理论计算合理跨度为18 m左右,数值模拟分析采用3种模拟方案,采用“隔一采一”的开采顺序,由此模拟分析了不同尺寸采场跨度条件下矿岩的应力分布、塑性分布及位移变化情况。结果表明,随着矿房跨度的增加,矿房顶、底板围岩的应力由受压状态逐渐转向受拉状态,尤其是当跨度达到20 m时,矿柱的塑性分布范围增加十分明显,矿柱剪切破坏的程度加大,增加了矿柱失稳的可能,所以采取矿房、矿柱宽度为18 m时是比较合理的,这和理论计算的结果是相符的,同时建议在回采过程中,要加强对矿柱及充填体进行应力应变监测,确保矿体的安全高效回采。     

高应力环境水平矿柱稳定性对回采顺序响应特征

深部资源高效开采逐步常态化,深部高应力环境引发的系列安全问题已突出显现,为深部资源高效回采提出了巨大挑战.针对深部多中段多矿房同时回采中的安全问题,从回采顺序合理优化的角度,阐述了回采顺序让压作用原理,通过数值模拟试验进行了水平矿柱稳定性观测,分析了水平矿柱稳定性对回采顺序的响应特征,提出了水平矿柱稳定性调控方案.研究...     

宁都硫铁矿矿柱稳定性分析及回采顺序优化

针对宁都硫铁矿缓倾斜难采矿体,采用正交极差理论对矿柱稳定性影响因素敏感度进行了排序,并在此基础上对采场回采顺序进行了数值模拟优化。首先通过面积荷载理论建立了矿柱稳定性评判模型,借助正交试验法设计不同的评判指标组合,并计算出不同组合的模型安全系数;然后利用极差理论分析得到各评判指标的敏感度及敏感度较大的指标与安全系数的关系曲线。在基础上,采用FLAC模拟不同回采顺序的矿体开采,分析模拟结果中应力、位移及塑性区大小变化,得出最优回采顺序。分析结果表明,矿柱稳定性影响因素敏感度由大到小分别为矿柱宽、埋深、矿房跨度、岩柱高、单轴抗压强度、上覆岩层容重,安全系数为1.5时,矿房跨度不得大于17 m,矿柱宽不得小于6 m,且中间向两翼开采顺序最优。     

东升庙矿柱回采顺序研究

对东升庙铅锌矿矿柱的形成与分布进行分析和调查.随着矿柱的回采,空区暴露面积增大,其冒落形成的空气冲击波将会造成巨大的危害.运用空气冲击波理论,计算了采空区临界冒落面积,得出空区允许的最大跨度为159m;对不同回采顺序的矿柱应力分布进行了分析,最终提出了从中央向端部推进的矿柱回采顺序.     

塘子凹31-1#矿柱回采数值模拟研究

针对云锡公司采选分公司31-1#矿体的赋存条件及矿柱的特点,结合地压控制理论和回采工艺,优选了九个矿柱回采方案,采用三维有限元软件3D-σ对各矿柱回采方案进行了数值计算模拟研究。通过对各回采方案计算结果对比分析,优化了矿柱回采方案,对矿山实际工程具有重要的意义和参考价值。     

阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用FLAC^3D软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析。结果表明：跨度为16 m、18 m、20 m和22 m的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中20 m和22 m跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区。二步骤回采矿柱时,跨度为18 m、20 m和22 m的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏。考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为16 m,最优回采顺序为“隔一采一”。     

深部厚煤层条带开采煤柱的稳定性

通过对三向应力状态下的煤柱极限强度计算公式分析得出：我国目前普遍应用的A.H.威尔逊计算理论公式存在因简化带来的问题,并且随着采深的增大,问题表现的越明显.理论分析表明,煤柱塑性区宽度不仅与采深、采厚有关,而且也同采出率有关.结合古城煤矿的实际情况,利用FLAC^3D模拟得出了不同开采条件下煤柱塑性区宽度,通过二元线性回归分析,得出了煤柱塑性区宽度与采深、采厚及采出率的计算公式.最后给出了在深部厚煤层条带开采情况下煤柱极限载荷的计算公式.     

盐矿地下开采矿柱设计的极限平衡法（增刊）

针对盐矿地下开采设计中矿柱宽度的选取问题开展研究。通过理论分析,推导得到了基于极限平衡法的矿柱极限宽度理论公式;通过引入安全系数,提供了一种能够服务于矿柱设计的矿柱宽度选取方程;结合具体工程,给出了一个合理的工程算例,明确了该设计方法的具体应用。研究结果表明,给出的开采矿柱设计的极限平衡法能够满足地下盐矿开采的设计需要,为类似工程设计提供有益参考。     

铜绿山矿深部矿床上向分层开采采场结构参数优化

确定合理的采场结构参数是安全高效地开采深部矿床的难点问题。为研究其影响机制,以铜绿山矿ⅩⅢ号矿体的深部开采为研究目标,选取深部典型矿岩进行岩石力学参数测试,基于岩体RMR分级结果、经验公式以及经验系数,得到区域内岩体力学参数;针对影响采场结构的3个主要因素,设计9组正交试验,运用FLAC3D数值模拟,结合每分层可采矿量,对比分析竖直位移分布、水平位移分布、塑性区域分布、最大主应力分布等力学响应指标。结果表明:在中段埋深一定的条件下,矿房宽度10 m,矿柱宽度8 m,分层高度5 m为适宜采场结构参数。     

房柱式开采合理采留比数值模拟

为了促进矿山的安全生产管理,进一步提高房柱式采矿法在矿山的资源采出率,合理确定房柱式开采过程中的采留比例,采用UDEC数值模拟软件对不同采留比例条件下采场的矿山压力显现规律进行了模拟分析,结果表明采宽对于工作面稳定性的影响程度远大于矿柱宽度对工作面稳定性的影响程度,另外,通过对数值计算的塑性区图、垂直位移图、垂直应力图和主应力图的对比分析,最终确定在埋深128～351 m、倾角6°～10°矿层赋存条件下比较合理的采留比为4 m×4 m。     

高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度与控制技术

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以羊场湾煤矿为工程背景,建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出低应力区范围表达式及其影响因素;采用FLAC3D数值模拟软件分析巷道掘进和本工作面回采期间不同煤柱宽度下巷道围岩应力与位移演化特征。研究表明:(1)高强度开采综放工作面因采场尺寸大、推进速度快、断裂步距大,导致内应力场范围亦大于常规工作面。(2)高强度开采综放工作面区段煤柱宽度的确定,应充分考虑多次剧烈采动、基本顶破断、巷道大断面等因素,结合试验工作面地质生产条件确定内应力场范围6.31~7.58 m,合理煤柱宽度为9~14 m。(3)本工作面回采期间,覆岩结构被再次激活,致使围岩变形破坏加剧,煤柱宽度10~14 m时,煤柱具有一定自稳能力并承担较少的顶板载荷,综合考虑各因素确定合理煤柱宽度为10 m。(4)受高强度开采及基本顶破断等因素影响,窄煤柱沿空巷道可能诱发大范围破碎、煤柱帮大变形及顶板不对称下沉等变形破坏,要实现此类巷道围岩稳定性控制应对煤柱帮和顶板重点加固,据此,提出了非对称围岩控制技术,并进行现场应用,巷道控制效果明显。     

塌陷采空区近区安全开采可靠性研究

为实现大宝山矿塌陷采空区近区矿体安全开采和最大限度地回收资源, 建立了塌陷采空区近区开采保安矿柱力学分析模型, 得出了矿柱内应力大小与开采深度、采场高度及矿柱宽度的计算公式, 并用可靠性理论确定了大宝山矿塌陷区近区开采合理保安矿柱尺寸。研究结果表明, 矿柱宽度越小, 矿柱内垂直压应力越高; 开采高度越高, 矿柱越容易破坏。结合大宝山矿塌陷采空区近区开采工程实际, 推荐了不同开采高度下的保安矿柱宽度。     

大尹格庄金矿深部采场矿柱稳定性分析与参数优化

以大尹格庄金矿深部采场8204为工程依托,在合理的采场跨度范围内设计了3种矿柱尺寸方案,并分别建立三维数值模型。通过对比分析不同方案的采场顶板及矿柱的位移及塑性区,研究矿柱由稳定状态向临界失稳状态的演化过程。引入点安全系数法对采场及其点柱进行安全度评价,得出最佳安全矿柱尺寸,并通过Lunder经验公式验证其矿柱尺寸合理性。分析结果确定采场结构参数为:采场跨度约为12m,矿柱宽度约为6m。     

大直径深孔阶段空场嗣后充填法隔离矿柱合理间距研究

基于安徽某铜矿大直径深孔阶段空场嗣后充填法开采技术条件,根据矿柱安全系数公式计算出隔离矿柱合理宽度为20 m左右,运用材料力学简支梁平衡理论分析计算了隔离矿柱合理间距为60～65 m。以理论计算值为依据 ,数值模拟中采用3种方案分析不同隔离矿柱间距参数下矿岩的应力和位移变化规律。研究结果表明:当隔离矿柱宽度为20 m时,矿体开挖后在采场顶底板表现为拉应力状态,在隔离矿柱处表现为压应力状态,且应力和位移随着隔离矿柱间距的增大而增大,尤其是当隔离矿柱间距为70 m时,采场应力和位移明显增大,矿柱剪切破坏的程度加大,且顶板安全率小于1,因此间距为65 m时是较为合理的,计算结果符合矿山实际。     

条带开采下沉系数经验公式的适应性分析

列举出5个计算条带开采下沉系数的经验公式。分析了采深、采厚、采出率、采宽/留宽的变化对条带开采下沉系数的影响,以及5个条带开采下沉系数经验公式的表达特征。对比分析表明,地质采矿条件的多样性、实测资料的有限性、统计分析方法的局限性,使得5个公式均存在一定的不足,发现了具有普适性的经验公式。对条带开采下沉系数计算公式的选择应十分谨慎,根据地质采矿条件分析因素在地表变形中的作用,选择合理的计算公式。     

条带矿柱破裂区宽度影响因素敏感性正交方差分析

为研究矿柱破裂区宽度影响因素的敏感性,以上横山矿床V3矿体为研究对象,基于正交试验原理,选取采深、采厚、条带采宽、矿体力学参数以及矿体倾角等为主控因素,设计21个不同的模拟试验方案,根据相应的模拟试验方案建立矿床数值模型并对矿床进行模拟开采;运用FALC3D自带的fish语言编写莫尔库仑屈服接近度(YAIm-c)函数来模拟计算矿柱的破裂区宽度;对破裂区宽度模拟结果进行正交方差分析得到:采深对破裂区宽度的影响显著,条带采宽、采厚对破裂区宽度影响不显著;矿体抗拉强度对破裂区宽度的影响显著,抗拉强度、黏聚力、内摩擦角对破裂区宽度的敏感性主次顺序为抗拉强度内摩擦角黏聚力。研究结果表明:采深越大,矿柱破裂区宽度越大;矿柱破裂区宽度与抗拉强度呈反相关。研究结果对估算矿柱破裂区宽度及安全评价矿柱稳定性具有重要的工程意义。