充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

阶段嗣后充填采矿设计优化研究

针对大型贫铁矿采用的上向阶段嗣后充填采矿方法,提出超大采场开采的点柱式结构型式,同时开展了3种回采模式阶段嗣后充填采矿的可行性论证与采场结构参数的优化研究。针对司家营铁矿南区的工程和水文地质条件和充填体的力学参数,采用FLAC3D数值分析软件,设计不同回采方案下的正交数值试验,建立了南区开采的优化模型,得到不同回采模式下的最佳采场结构参数。通过对采场稳定性评价,揭示了不同回采模式的优越性和不足,从而使采矿设计方案适用于复杂变化的矿山工程地质条件,为实现矿山安全高效开采打下了基础。     

特大型地下矿山胶结充填采场结构参数优化

结合鞍山地区特大型铁矿的岩性条件和充填体强度要求,在建立数值模型的基础上,应用Ansys和Flac3D数值分析软件对矿房高度、长度、宽度和矿柱宽度进行了采场参数优化,通过比较分析,得到了最优的采场结构参数,以获得最好的充填采矿效果,为特大型地下矿山胶结充填采矿方案的确定提供科学依据。     

白象山铁矿“天窗”下部采场结构参数优化数值模拟研究

基于多孔介质流固耦合理论,以白象山铁矿下层局部疏干条件下的带压充填开采为原型,选取4线以北、7线以南"天窗"下部矿体的开采作为评价地质模型,建立了渗流条件下矿山"采场围岩系统"的三维数值模型。并根据正交试验设计的方法制定了不同采场跨度、进路宽度、分层开采高度和充填体类型的四因素三水平的9个采场结构参数开采模拟方案,选取顶板最大沉降量、顶板最大拉应力和顶板塑性区最大破坏高度作为评价采场顶板稳定性的指标,通过对不同方案模拟结果的分析,确定了各采场结构参数因素对顶板稳定性影响作用的大小以及合理的开采方案。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

下向嗣后充填采场高度优化及充填配比参数设计

喀拉通克矿在350~405 m水平的矿体采用下向小分段空场嗣后充填法开采,目前采场跨度8 m,高度8 m时,采场稳定性较好。为提高矿山生产能力,增加经济效益,对采场结构参数进行优化。本文采用数值模拟手段,基于室内岩石力学试验结果,结合现场工程地质调查研究成果,制定3种模拟方案获得极限采场高度,并依据本矿山相关充填体研究成果进行优化采场充填配比参数初设。结果表明,在采场跨度8 m工况下,采场高度为14 m时,采场塑性区范围较大,位移突变较大,在采场高度12 m时,采场塑性区范围较小较为稳定,采场结构参数的优化可为矿山提高经济效益,安全防护提供可靠性的依据。     

无轨开采下采场结构参数及稳定性数值模拟

云南某矿山矿体赋存条件复杂，矿岩破碎、松软，加之后期转型采用无轨设备开采，导致采场巷道断面增大，原有的采矿工艺和采场参数已不再适用。为保证开采过程的安全，找出适合矿山生产的合理采场结构参数，研究采用3D-σ有限元模拟软件建立采场三维模型，设计不同跨度直接顶板的留点柱、留连续矿柱采场结构形式，对不同采场结构形式下矿岩的应力、安全率、塑性区进行模拟分析。结果表明：采用留点柱的采场形式时，采场内点柱尺寸不应小于2 m,矿房跨度控制在4 m为宜；采用留连续矿柱的采场形式时，采场结构参数建议留4 m宽连续矿柱，矿房跨度为5 m,采用C20混凝土进行进路式充填回采。结合采场模拟分析及矿山实际生产现状，建议采用留连续矿柱的开采方案。后续现场试验证明，该方案不仅能够保证采场结构的稳定性，达到矿山安全开采的目的，而且能有效降低矿石的损失贫化，提高矿山的经济效益。     

充填法两步回采采场结构参数优化

后观音山铁矿露天转地下交接工作已基本完成, 为了选取合理的采场结构参数, 根据矿岩与充填体力学参数, 运用ANSYS有限元分析软件, 对充填法两步回采的采场结构参数进行了优化。利用ANSYS模拟不同采场的结构参数、采场顶板厚度及多采场回采模式下的采场应力状态和变形情况, 综合分析模拟结果, 最终确定最优方案。模拟结果表明: 采场结构参数为20 m矿柱、30 m矿房的模型为最佳方案。该结果在矿山应用中取得了很好的效果, 确保了地下矿产资源回采的安全性和高效性。     

基于响应曲面法的采场结构参数优化

针对地下矿山采场结构参数的优化选择,采用响应曲面法设计试验方案,利用 FLAC３D 数值软件进行试验模拟.通过分析对比数值模拟实测值与响应曲面预测值,验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小;给出了各影响因素对采场稳定性影响程度的排序:矿房长度＞间柱宽度＞顶柱厚度.建立了采场稳定性与采场结构参数间的优化模型,对某钨钼矿山利用模型进行采场结构参数优化.结果表明,矿房长度４８．２５m,间柱宽度１０m,顶柱厚度４m 是该矿山的最优采场结构参数,优化后的采场稳定性良好,采切比较优化前明显降低,证明了响应曲面法应用于采场结构参数优化具有较好的适用性.     

某矿山采场充填工艺技术研究

应用充填采矿法矿山的采场充填工艺方案的合理性,是保障采场充填质量的关键;本文分别从充填参数的选择、井下充填管路设计、井下采场充填关键工序方法等方面进行系统论证采场充填工艺,并根据某矿山开采方案及现场实际情况,针对性的选择适合该矿山井下充填工艺方案,经现场生产验证,所推荐充填工艺能够满足生产需求,且充填效果良好。     

某铁矿采矿方法优选及采场结构参数优化

以某铁矿为工程实例,根据该矿的开采技术条件,初选了垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法、阶段强制崩落法、无底柱分段崩落法三种初选方案。然后运用双基点决策理论选取相应的技术经济指标综合比对三种方案,确定最适合该矿的采矿方法。最后运用数值模拟方法对采场结构参数进行优化。研究结果表明,运用双基点法决策理论对采矿方法进行选择,能避免采矿方法选择的主观性,同时经现场实践证明所选取的采矿方法有效,采场结构参数合理。这些研究成果可供矿岩条件类似矿山借鉴使用。     

高应力矿体充填法采场结构参数优化研究

随着铜坑矿采矿生产的不断深入,92#矿体地压活动进一步加剧,空区周边采场应力集中显现,出现了岩层开裂、破碎、沉降等现象,致使矿床开采技术条件变差。为了安全高效地回采矿产资源,在分析了矿岩与充填体力学参数基础上,采用数值仿真模拟的方法,设计了4种结构参数,实现了扰动区下的采场结构参数的优选。研究结果表明:从采场应力与变形结构分析,2号模型为最佳方案,即10m矿柱、12m矿房的采场结构参数,该采场结构参数在矿山中得到了应用,取得了很好的效果。     

某金矿地质冶金学模型中采矿参数赋值

地质冶金学模型包含众多参数,对矿山生产的全流程有着指导作用,而对于采矿生产的指导意义尤为直接。在吉家洼金矿地质冶金学模型中,结合工程地质数据,对采矿方法、采场结构参数、贫化率和采矿成本参数进行了准确赋值。首先基于工程地质块模型中综合稳定参数和矿体厚度,将矿体划分为三类区域,分别适用于空场嗣后充填采矿法、下向进路充填采矿法和留矿采矿法,并在相应区域内,获得采场结构参数,并据此建立线框模型。进一步采用单一域赋值法,在地质冶金学模型中增加采矿方法和采场结构参数字段。采矿贫化率赋值是通过将试验采场内的局部点贫化率和矿体厚度做散点图,然后在三类采矿方法对应的区域内,求得三类贫化率回归方程,并利用回归方程在模型中赋予贫化率字段。采矿成本的计算以矿房为单位,计算矿房中辅助材料、燃料、动力、生产职工薪酬和制造费用的总和,然后根据模型块尺寸占所在矿房的比例来分担整个矿房的成本费用。地质冶金学模型中采矿参数和工程地质块模型中综合稳定参数及矿体厚度动态关联,采矿参数的优化依赖于工程地质模型中综合稳定参数。     

“三软”条件下金矿采场结构参数优化研究

为了解决贵州某金矿上向水平分层胶结充填法存在的问题,以采矿方法的优选和采场结构参数优化为切入点,采用室内试验、数值模拟和理论分析方法,构建了基于未确知测度理论的采矿方法优选模型,最终确定采用下向中深孔落矿嗣后充填法进行开采,可以有效扩大矿山生产能力,提高矿山经济效益。在此基础上,根据下向中深孔落矿嗣后充填法的特点、开采经验和矿体特征,采用数值模拟软件FLAC3D开展采场结构参数优化,从采场顶板下沉、应力分布、塑性区范围等方面综合评估采场稳定性,得出采场结构合理的参数为采场宽和高为4.5m×15m或5m×13m,采场沿走向布置,长度为100m。随后对采场生产能力和充填能力进行验证,证明选用的采矿方法和采场结构参数完全可以满足生产需求。研究成果对“三软”条件下金矿采场结构参数的优化选取具有重要的指导意义和参考价值。     

司家营铁矿南区充填采矿参数优化设计

针对司家营铁矿南区采用的阶段嗣后充填法采矿开展可行性论证以及采场参数优化设计研究。首先,在矿区工程地质条件研究的基础上,借助于工程类比和采矿初步设计,确定了可采用的回采方案和参数的变化范围;其次,根据参数的选取范围,建立正交数值模型,进行16组正交数值分析;第三,根据数值模拟获得不同组合参数采场稳定性与岩移参数,采用回归分析,建立采场安全度和岩移参数与采场设计参数之间的函数关系;第四,以盘区采矿经济效益为优化目标,以采场稳定性和岩移控制为约束条件建立优化模型,实现对南区采场结构参数优化决策。最后,对优化设计参数进行数值分析,研究和评价南区充填法开采的地表沉降、采场稳定性以及采矿经济效益。     

落凼矿分段空场嗣后充填法采场结构参数研究

分段空场嗣后充填法是两步骤开采,采场结构参数主要是指一步骤矿柱与二步骤矿房的结构尺寸。针对拉拉铜矿落凼矿区深部矿段地下开采遇到高地压释放致采场结构不稳定问题,采用RHINO-FLAC3D进行数值模拟的方法对矿区的采场结构参数进行研究。对落凼矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体采用两种不同的采场结构参数方案进行对比,用Flac3D模拟开挖,对采区内的塑性区进行统计与分析。研究结果表明：随着采深的加大,针对该矿矿体厚度在30m以上的倾斜及急倾斜矿体,一步骤矿柱采用50m×11m,二步骤矿房采用50m×25m的结构参数更加安全稳定。     

两步骤分段空场嗣后充填法在落凼矿应用研究

落凼矿原使用的留设矿柱的分段空场嗣后充填采矿法存在损失率偏大的问题。针对该问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法进行开采,以降低落凼矿的采矿损失率,并根据矿体的倾角不同提出两种不同的底部结构布置方式,以降低采场的贫损指标和采切工程量。试验结果表明:与原有采矿方法相比,该采矿方法经济技术指标占优,安全可靠,大大降低了采矿损失率,提高了回采率,大大提高了落凼矿的经济效益,可在落凼矿推广使用。     

用Mathews稳定图法与数值分析法优化充填开采矿山采场结构参数

应用空场法嗣后充填的方式进行采矿是一种高效的采矿方法,已成为特大型地下矿山采矿技术发展的一大趋势。结合Mathews稳定图法和FLAC3D数值计算方法,利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,而后利用数值方法在初选方案中进行比选获得最优采场结构参数。以张庄铁矿为例,对应用阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体进行研究,分析了不同结构参数以及不同暴露面积条件下采场的稳定性,从而得出合理的采场结构参数,为阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法在矿山的应用和推广提供一定的依据。     

秩和比法耦合数值模拟优化采场结构参数研究

为了得到合理的采场结构参数, 在地应力测量的基础上, 利用FLAC^3D对内蒙古获各琦铜矿CuⅠ矿体采用的上向水平分层充填采矿法采场在不同结构参数下的稳定性进行了研究, 并分析了矿房围岩的应力与位移在不同结构参数(如矿柱宽、矿房宽、控顶高度)下的变化情况。结果显示: 开挖矿房两帮出现最大位移和最大拉应力, 顶板出现最大压应力。从安全角度出发, 采用秩和比法对正交设计的9种方案模拟结果进行优选, 从经济角度分析, 得出获各琦铜矿采场最佳尺寸组合为矿柱宽10 m, 矿房跨度10 m, 控顶高度7 m。     

某矿山崩落法和充填法联合开采采场地压分析

某矿山采用无底柱分段崩落法和充填法联合开采。研究两种方法同时开采时采场地压的变化及采场稳定性问题,运用FLAC~(3D)数值模拟技术对该矿山采场地压的演化规律进行模拟研究并利用微震监测技术验证模拟结果。研究表明,该矿山上部矿体随着无底柱分段崩落法的进行,下部胶结充填体的稳定性得到显著提高,下部充填采场矿柱受力整体呈下降趋势,且无底柱分段崩落法开采结束后,下部充填采场矿柱的垂直应力下降了约35%。由此可见采用无底柱分段崩落法开采能有效缓解下部充填采场的地压,有利于提高采场的稳定性。