采空区矿柱安全缓冲垫层分析与模拟

基于东升庙铅锌矿采空区状况,对采空区冒落体对下阶段矿柱影响进行力学分析,得到冒落体冲击力,并对矿柱可承受冲击荷载数值进行计算,得到矿柱承受冲击的荷载。运用数值模拟方法对冲击荷载作用下的阶段矿房进行模拟。研究结果对东升庙铅锌矿2#矿体采空区防治冒落灾害提供理论参考。     

东沟钼矿采空区顶板最小安全厚度确定

应用三维有限元数值模拟法,对东沟钼矿井下采空区顶板最小安全厚度进行了计算研究,确定了不同跨度下采空区顶板最小安全厚度,为采空区综合治理以及露天安全开采提供了理论依据。     

平朔东露天矿采空区跨度与顶板安全岩层厚度分析

为了确保东露天安全高效开采,需要对其采空区上覆顶板岩层安全厚度做出详尽、合理的计算。首先整理得到计算所需的多种参数,在此基础上,通过利用工程经验类比法和数值模拟方法,综合分析得出采空区上覆岩层安全厚度的合理数值,并拟合得到了采空区安全厚度计算公式,分析结果对同类露天矿山具有借鉴和指导作用。     

采空区顶板破坏机理研究及安全厚度确定

采空区是造成我国矿山灾害事故的重要原因,其顶板安全厚度的确定是一直未能得到很好解决的难题。首先基于薄板理论提出采空区顶板厚度计算新方法,揭示空区顶板安全厚度与顶板几何尺寸及矿石力学特性指标的关系。在得到理论解的基础上,从力学角度分析顶板破坏原因和过程,采用ABAQUS有限元分析软件建立采空区顶板的数值力学分析模型并进行模拟,分析采空区顶板破坏过程和各因素的影响规律。通过数值模拟对采空区顶板进行应力、应变及顶板位移的塑性分析,得到不同顶板厚度、不同采空区跨度等对应力场、位移场的影响规律和采空区顶板安全厚度与采空区跨度的回归曲线及方程。最后通过理论解与数值模拟的比较确定齐大山某空区的顶板安全厚度。     

采空区缓冲垫层厚度分析与模拟

针对东升庙铅锌矿11号矿体800中段顶柱缓冲垫层设计,运用弹塑性碰撞理论对采空区冒落体与顶柱碰撞产生的冲击力进行计算,得到顶柱承受荷载,运用数值模拟方法对不同垫层厚度时的冒落荷载作用进行模拟分析,得到冒落荷载作用下的顶柱冲切失稳破坏机理,并得出合理垫层厚度为20m。研究结果为11号矿体进行冒落灾害防治提供了依据。     

平朔东露天矿采空区上覆岩层安全厚度研究

通过分析东露天矿岩石的力学指标,借助离散元数值模拟软件UDEC对东露天矿不同跨度采空区进行分析,得出相应跨度时上覆岩层的安全厚度,并进一步得出了与实际采空区上覆岩层安全厚度误差较小的计算公式。     

安家岭露天矿采空区顶板安全厚度的研究

根据采空区的赋存状态及作业设备,采用长宽比梁板法计算了采空区顶板安全厚度,引用采空区顶板稳定性数值模拟分析,从而确定了安家岭露天矿采空区顶板合理的安全厚度,保障安全过度采空影响区域。     

卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度研究

地下采空区给露天生产带来了极大的危害,采空区顶板安全厚度的确定是露天生产的重要安全保障。为了研究卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度,通过对矿山原有采矿技术条件和地质资料的分析及现场实地测量和调查并结合钻孔探测等手段,确定了露天矿下采空区的分布情况。以此分析地下采空区与露天境界空间关系并对露天边坡危险区进行区划,利用理论计算和数值模拟手段对最危险区域的采空区顶板安全厚度进行研究。结果表明:在最危险区域范围内,对不同采空区范围,不同位置的采空区进行模拟结果分析,露天开采的采空区隔离层安全厚度为16m(2个台阶高度),采空区对露天开采的影响较小。     

铁矿山采空区顶板安全厚度数值模拟

介绍了当前空区顶板安全厚度的研究现状,以齐大山铁矿为背景,利用FLAC3D和RFPA软件分别对地下隐伏采空区在载荷作用下的顶板稳定性进行分析,模拟了载荷作用下的顶板安全厚度与跨度之间的关系。计算结果显示:齐大山铁矿顶板的安全厚度与地下空区的跨度近似呈线性关系,实际工程中应以顶板最小厚度1.3倍的安全系数考虑。为推断齐大山铁矿顶板矿柱的安全性提供了理论指导。     

基于CDEM的采空区稳定性及临界顶板厚度分析

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生,采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全,确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂,与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式,得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上,借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型,通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数,计算采空区顶板的安全系数,研究以上因素对采空区稳定性的影响规律,识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型,得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系,采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大,采空区高度对临界顶板厚度无影响;黏聚力对采空区安全系数影响最大,采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之;采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。     

采矿顶板最小安全厚度及地面沉陷变形研究

主要研究计算某矿山采场顶板保护层最小安全厚度和矿山开挖的地面沉陷变形量。具体的方法是按抗弯和抗剪2种结构力学模型分别推导出顶板最小厚度理论计算公式,进而计算出顶板最小安全厚度;利用Auto CAD建立矿山开采区精细的工程地质三维模型,利用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,再导入数值模拟软件FLAC3D中进行计算,以此来模拟矿山开挖的全过程。最后,模拟得到的地面沉陷变形量满足规范要求。     

露天与地下联合开采安全隔层厚度研究

针对三道庄矿采矿方式,分别用有限元数值模拟和简化梁法等方法计算得出了不同采空区跨度所要求的安全隔层厚度,综合确定了河南栾川三道庄钼矿露天与地下联合开采的合理隔层厚度。     

基于开采环境再造顶板最小安全厚度研究

针对高价值软破矿体的特殊性, 设计采用开采环境再造深孔诱导崩矿充填采矿法回采, 并着重对顶板最小安全厚度进行研究。首先通过结构力学解析法对顶板沉降量的计算, 估算出能维持顶板稳定的厚度取值范围; 然后运用FLAC^3D软件建立了开采环境再造采场数值模型, 并对不同厚度顶板进行模拟计算, 揭示了顶板厚度对采场稳定性、应力分布以及顶板沉降量的影响规律, 表明了塑性区、应力扰动范围以及沉降量都随着顶板厚度的增加而减小, 且减小的幅度趋缓。以顶板沉降量为判据, 模拟结果得出顶板厚度为9 m时的最大沉降量为7.67 cm, 满足矿山安全要求。同时, 兼顾顶板施工工艺、构筑成本和服务年限, 得出顶板的最小安全厚度宜取9 m。     

车辆荷载作用下露天矿采空区顶板安全厚度研究

采空区的存在对露天矿的安全生产构成极大威胁,而顶板是决定空区稳定性的重要因素。针对弓长岭露天矿已探明采空区进行了顶板安全厚度分析。建立了车辆荷载作用下的采空区顶板的力学模型,推导了顶板的振动方程,获得了其安全厚度计算式。结合弓长岭露天矿采空区实际情况,分析了车速、车质量、顶板厚度和跨度对顶板岩梁动态响应的影响规律,计算了不同顶板抗拉强度、跨度组合和不同车质量时的顶板最小安全厚度值,并据此分析了安全厚度的变化规律,对该矿区的安全生产具有重要意义。结果表明：顶板岩梁中的动弯矩与车速、车质量以及顶板跨度近似呈线性关系,且随顶板厚度增加而减小,顶板厚度越小,动弯矩减小幅度越大;顶板最小安全厚度随其抗拉强度增大而减小,随其跨度、车质量的增大而增大。     

地层含水率对弱胶结软岩巷道围岩稳定性影响

针对弱胶结软岩的力学性能受含水率影响大,以及在弱胶结地层中开挖巷道后围岩变形大的特点,以内蒙古五间房西一矿为工程背景,基于弱胶结软岩的室内力学试验、XRD矿物衍射分析和液塑限联合测定结果,建立五组不同含水率地层的数值仿真模型,分析弱胶结地层含水率分别为2%、5%、10%、15%和18%时开挖巷道后的围岩稳定性。研究结果表明：当地层含水率较低(≤5%)时,围岩塑性厚度和塑性区体积几乎没有变化,随着地层含水率的增加,围岩塑性厚度和塑性区体积近似呈线性增加;弱胶结地层中巷道围岩的最大变形发生在顶底板,往巷道两帮走,变形逐渐降低,围岩变形随着地层含水率的增加近似呈线性递增,但围岩的主要变形区间受地层含水率的影响不明显。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

覆岩合理厚度确定方法

针对露天转地下开采对覆岩作用认识不足的实际,通过试验探讨覆岩厚度与采矿工艺、损失贫化、防洪排水、矿井通风等的关系。研究表明：覆岩厚度对放出体形态影响较大,矿石回收率随覆岩厚度增加呈现出抛物线型上升规律,覆岩各层渗透系数存在差异,其滞水防风层随回采进行其相对位置下移。最后在对采场设计参数进行分析的基础上,用上述结果对首云铁矿覆岩厚度进行优化,得到其合理厚度。     

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体,在矿体上部残留有大量未回收间柱,该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况,采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中,对开采现状的模拟表明,138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度,说明该中段暂时处于稳定状态,可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明,间柱回收后,区域内的应力值较回收前有一定 的增长,但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法,说明削柱法方案优于抽 柱法方案;削柱法回采间柱后,该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度,应在回采完毕后,对 残余矿柱进行加固处理。     

基于能量法的露天开采下采空区顶板安全厚度研究

为了确定露天开采下采空区顶板安全厚度,基于力学理论,分析了露天开采下采空区顶板受力特性,建立其固支梁力学结构模型。根据能量守恒原理,推导了由顶板弯曲应变能、水平荷载做功和垂直均布荷载做功组成的采空区顶板结构总能量方程,获得了采空区顶板势能函数解析式。采用突变理论,建立了采空区顶板系统的尖点突变模型,获得了采空区顶板失稳判别式,推导出采空区顶板安全厚度计算模型。对某露天矿采空区顶板厚度进行了应用案例分析,理论计算出的最终采空区顶板临界厚度为11.34 m,与现场安全预警经验值12 m基本一致。表明所建立的采空区顶板安全厚度计算模型合理可行,可为露天开采下采空区顶板安全厚度设计提供一定的理论依据和工程指导。