滨海大型金矿床点柱法开采位移规律分析

三山岛金矿新立矿区采用点柱式上向水平分层充填采矿法开采,根据矿体开采的移动角分析了陆地沉陷大小及其范围,得出主断裂面上地表最大水平形变量为0.32 mm/m,最大曲率是0.08×10-3 m,建筑物损坏等级分类为Ⅰ级,应该加强地表位移的监测及安全预警。     

海下充填开采岩层稳定性研究

三山岛金矿矿床赋存于海底,表层海水时刻威胁着采矿安全。为合理分析矿区充填开采的安全稳定性,建立了矿区岩层监测系统。对矿区各中段石门巷道顶板进行了周期位移记录,通过数据分析得到了监测期间的岩层变形规律。通过ANSYS模拟对比研究,分析了整个矿区真实开采过程中采场与围岩变形规律。研究表明,海底基岩层的地表倾斜率和水平变形率尚未超出极限值,说明目前海底基岩层尚未出现较大的损伤,海底开采使用充填法采矿是安全稳定的。为保证矿山开采过程中的长期稳定,建议先开采深部矿体,将中深部矿体作为隔离层,待矿山后期再进行开采活动。     

采场点柱回收数值模拟研究与应用

三山岛金矿是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山逐步采用上向分层进路充填采矿法取代点柱式机械化上向水平分层充填法开采,并在接顶充填后将采场内点柱进行回收。通过FLAC3D数值模拟方法,计算和分析点柱回收后采场顶板变化和稳定性,提出最优回采方案,为三山岛金矿直属矿区点柱回收提供了技术支持。     

海下点柱式开采的有限元动态模拟分析

三山岛金矿是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山采用点柱式机械化上向水平分层充填法开采。通过ANSYS有限元数值模拟方法,定量地计算和分析矿体开采过程中采场充填后不同开采步骤下采场顶底板和点柱的应力、位移和塑性区的分布状况,模拟出它们随每步开采应力和应变的动态变化过程及其规律。将分析结果应用于工程实际,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

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。     

滨海金矿床点柱式大规模开采矿岩稳定性分析

三山岛金矿新立矿区矿体赋存于海水之下,开采过程中不允许出现岩层移动与变形,在整体规划采准工程、回采顺序、矿柱尺寸、矿柱布置方式、顶底柱厚度、回采工艺等参数的前提下,通过数值分析,得出大规模开采下的海床形变规律,提出合理的开采方法与结构参数。     

岩层微扰上向分层充填法在海底开采中的应用

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,国内仅龙口在海下采煤。三山岛矿区矿体位于海床下数十米至数百米范围内,是完全意义上的海底开采,充填法是首选的采矿方法。通过不同浓度不同灰砂比的充填尾砂胶结性能研究,确定充填浓度为70%左右时,胶结充填灰砂比为1∶8,胶结充填面灰砂比为1∶4,并采用岩层微扰上向水平分层充填法开采,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

基于岩体质量分级的区域矿体稳定性分析

通过对三山岛金矿直属矿区的矿岩进行大量岩石力学试验与节理调查,对开采区域进行岩体质量分级。确定Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级岩体分别采用点柱法、盘区房柱法、进路法开采,然后采用有限元数值软件对开采区域进行稳定性分析,得出开采后的围岩变化特征,为矿区的安全高效开采提供理论依据。     

深部开采地表沉陷特征的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加,深部岩体的力学行为在赋存状态改变的情形下趋于复杂,深部开采引起的地表沉陷不同于浅部.数值模拟与现场实测结果表明当采宽一定时,深部开采中的地面各项移动变形值均小于浅部,对覆岩局部和地面起控制作用的关键层增多,影响了深部开采中的地表沉陷.深部的煤岩体在高地应力状态下受采后高附加应力的影响,远离工作面的煤柱均出现不同程度的压缩变形现象,煤岩柱整体压缩变形是深部开采地表沉陷的特殊组成部分,导致了深部开采引起的地面影响范围及岩层内部移动边界线都大于浅部,这对深部开采岩层移动角参数有很大影响.     

三山岛金矿矿区构造分布与矿体地质特征

阐述了三山岛金矿矿区地质概况、矿区构造的分布以及构造与成矿的关系、矿体及其围岩的地质特征，对矿体的固定提出几点看法，对今后矿体开采及外围找矿具有指导意义。     

房柱交替上升式采矿工艺时空变换力学分析

结合三山岛金矿开采技术条件,设计采用房柱交替上升式充填采矿法回采三山岛金矿深部矿床,并在三山岛金矿直属矿区进行了试验。为获得最佳工艺参数,实现安全回采矿石资源,建立了理论分析模型,通过力学分析,探索了一二步采场时空变换的力学规律,利用MATLAB工具获得了一二步变换的安全步长,为采场支护设计提供了的理论依据。     

条带开采中上覆岩层岩性对地表沉陷影响的数值模拟研究

对水平煤层条带开采进行了二维有限元数值模拟研究,分析了条带开采中上覆岩层的岩性变化对地表沉陷的影响,找到了条带开采中上覆岩层的软硬对地表沉陷影响的一些规律。     

水文地质观测资料在矿坑涌水量预测中的应用

山东黄金集团三山岛金矿是我国典型的裂隙充水矿床,矿体离海最近部位仅100余米,全部埋藏在海平面以下,矿区构造裂隙较为发育,富含构造裂隙水。根据三山岛金矿深部中段的水文地质编录资料以及涌水点监测数据,确定了深部矿坑的充水条件、充水通道,运用解析大井法,根据实测数据确定了各项参数值,对矿坑深部中段涌水量进行了预测,为矿山深部中段的疏干设计提供了依据。从而保证了矿工的人身安全及矿山的安全生产,为濒海矿山开采提供了宝贵的实践经验,具有重要的现实意义。     

板庙子金矿急倾斜薄矿脉深部充填采矿诱发地表沉降影响范围分析

根据板庙子金矿深部急倾斜薄矿脉不连续矿体分布特征,运用3Dmine软件建立矿体实体模型,并应用FLAC3D软件模拟板庙子金矿区范围内22条不连续矿体开采过程,在数值模型中确定位移特征监测点,与矿山地表岩体移动监测数据进行对比分析,确定板庙子金矿深部井下采动对地表沉降影响范围。研究结果表明:对于深部急倾斜薄矿脉不连续矿体,采用上向水平干式充填开采诱发岩体移动及其地表沉降总位移小于3mm,与地表观测结果相一致,该研究结果为类似矿山深部矿体开采移动带圈定提供借鉴意义。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

大红山铁矿400 m以上坑采对露采的影响

地下崩落法采矿破坏了采场上覆岩层的应力平衡状态,引起地表变形和岩层移动,影响到地表构筑物的安全使用与保护问题。深部矿体采用崩落法开采,将会影响到地表露天采场境界的稳定。采用FLAC3D数值模拟的方法来研究深部矿体开采后对露采境界的影响。模拟分析表明：按照65°移动角计算,预留保安矿柱,400 m水平以上南部矿体开挖后,并未影响到露采境界,露天工程整体稳定。但是不预留保安矿柱, 400 m以上矿体全部开挖后,影响到了A34线以西的露采境界。研究结果为地表露天矿的设计和安全生产提供了指导性的依据。     

深部开采地表沉陷特征的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加，深部岩体的力学行为在赋存状态改变的情形下趋于复杂，深部开采引起的地表沉陷不同于浅部．数值模拟与现场实测结果表明：当采宽一定时，深部开采中的地面各项移动变形值均小于浅部，对覆岩局部和地面起控制作用的关键层增多，影响了深部开采中的地表沉陷．深部的煤岩体在高地应力状态下受采后高附加应力的影响，远离工作面的煤柱均出现不同程度的压缩变形现象，煤岩柱整体压缩变形是深部开采地表沉陷的特殊组成部分，导致了、深部开采引起的地面影响范围及岩层内部移动边界线都大于浅部，这对深部开采岩层移动角参数有很大影响．     

崩落法深部开采岩移及地表塌陷规律分析研究

大红山铁矿为国内规模最大的地下开采矿山之一,其主采区无底柱分段崩落法结构参数为国内领先,大规模深部开采导致各采区之间应力较为复杂。针对大红山铁矿硐室爆破冒落上覆岩层后,崩落法深部开采引发的岩层移动及地表塌陷规律展开研究,总结地表塌陷区沉降及其裂缝的发展过程,系统分析了深部开采对地表沉降及开裂的影响,得出了岩移导致的陷落角。通过地表沉降及相关井下地压监测数据分析,得到了硐室爆破后,塌陷区地表及井下岩层趋于稳定的结论,表明崩落法上覆岩层冒落对于缓解深部开采高应力、保证足够覆盖岩层厚度、控制岩层移动具有重要作用。     

特厚煤层重复开采覆岩与地表移动变形规律研究

为研究大同矿区特厚煤层重复开采覆岩与地表沉陷问题,以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,沿倾向主断面建立了二维相似材料模型。反演分析了仅开采上覆侏罗系煤层时覆岩沉陷规律、两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。研究结果表明：采用刀柱式采煤法开采侏罗系煤层,上覆岩层未发生显著的破坏和变形;在特厚煤层重复采动影响下,覆岩以一定的角度向上垮落和裂隙发育,当侏罗系煤层采空区受到下组煤开采扰动时,采空区中煤柱群受扰损伤,支撑能力降低,导致其上覆岩层沉陷加剧,在弯曲下沉带上方形成新的导水裂缝带,覆岩沉陷呈现“四带”发育特征。结合实测数据,分析了工作面沿倾向方向地表移动变形规律,基于Origin 8.0平台和概率积分法进行了二次开发,对倾向观测线上山方向实测下沉数据进行了拟合求参,获取了部分概率积分预测参数。研究结果可对大同矿区开采沉陷治理工程提供参考。     

水化学损伤作用下三山岛金矿渗流场特征分析

三山岛金矿在深部开采过程中面临大范围的围岩渗水和涌水问题,作为海底开采矿山,研究渗水规律和涌水特征对于保证开采安全极为重要。通过矿区多区域多中段的涌水量监测分析,揭示出矿坑涌水量的动态规律,并对矿区-510 m至-725 m水平15个代表性水样采集点的地下水化学成分进行分析。结果表明该矿区地下水主要为Cl-Na型水,矿化度化验呈现高矿化咸水特征,地下水对岩体的化学损伤会影响到深部开采的安全。进一步采用FLAC^3D对三山岛采区进行模拟开采,分析开采过程中渗流场的分布特征。结果显示矿区孔隙水压力变化范围主要集中在矿体开挖区域,渗流场的变化范围已经扩展到F₃断层,断层周围孔隙水压力、渗透压力变化梯度较大,形成高渗透压力,在开采过程中需要进行堵水和重点防护。