基于PFC2D的自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间的关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明:三种拉底宽度下,应力重新分布后应力集中在拉底推进线前方50~80m内,应力集中区应加强支护。随着拉底宽度的增大,峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22 MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力,不利于底部结构的长期服役。研究所得结果可以对矿山支护起到指导作用。     

基于PFC2D自然崩落法数值模拟

云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿山,矿山设计采用自然崩落采矿法。自然崩落法底部结构受力规律尚不明确,为了研究矿山开采中底部结构受力变化,采用PFC2D数值分析软件,针对普朗铜矿3720水平首采区地质条件及岩体物理力学参数建立计算模型并简述了岩体微观参数与宏观参数之间关系。同时模拟分析三种拉底宽度及放矿过程中底部结构应力变化规律。结果表明：三种拉底宽度下,应力重分布后应力集中区范围集中拉底推进线前方50m-80m内,应加强支护。随着拉底宽度的增大峰值应力随之增大,在45m拉底宽度下最大应力达到22MPa。在放矿时,放矿漏斗侧壁及眉线处会产生高动态应力不利于底部结构的长期服役。研究所得结果对矿山支护起到指导作用。     

两种拉底方案的底部结构应力变化对比分析

根据某铜矿工程地质条件和开采设计情况,针对两种拉底方案,采用FLAC3D有限差分软件建立了简化的数值模型,对出矿穿脉、拉底巷道、拉底作业和聚矿槽等一系列工程施工开挖后,采场底部结构的应力变化进行了模拟分析研究。研究结果表明:阶梯状拉底线前进式拉底的方案中最大主应力集中区域位于拉底推进线前方的桃形矿柱中,聚矿槽处于拉底作业的应力释放区。V形拉底线后拉底的方案中最大主应力集中区域位于拉底区域下方的桃形矿柱中,聚矿槽处于拉底推进线前方的高应力区。     

自然崩落法拉底过程底部结构稳定性研究

自然崩落法技术要求高,涉及的岩石力学问题也非常复杂,不同拉底方式拉底过程中,底部出矿结构所受应力状态不同,稳定性也不同。以普朗铜矿相关条件为依据,采用数值模拟方法对自然崩落法开采拉底过程中底部结构的应力变化进行研究。分析研究表明:前进式拉底过程中,拉底推进线后方45m左右区域应力逐渐发生释放,最大主应力减小到10MPa左右,底部结构整体稳定性要好于后拉底,出矿水平最小主应力处于岩体抗拉强度范围内,且新增塑性区符合前进式拉底特点。因此,前进式拉底利于维护底部结构的稳定性。     

自然崩落法底部结构应力状态研究

以普朗铜矿为研究背景,通过分析拉底工程在自然崩落法中的重要性,应用FLAC3D数值模拟软件,研究拉底过程中,逐渐增大拉底推进线尺寸时,底部结构应力状态的分布情况,得到一个聚矿槽开挖距拉底推进线较有利的距离。并且,在实测地应力的基础上,通过改变水平构造应力值,研究了4种不同应力状态下,底部结构的应力分布情况,分别得出有利于矿石崩落及底部结构稳定的应力状态。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。     

自然崩落法底部结构稳定性监测研究

为了掌握自然崩落法开采过程中底部结构的稳定性,采用微震监测与应力监测技术对普朗铜矿底部结构进行监测,分析出矿过程中底部结构稳定性变化规律,研究拉底推进、构造应力对底部结构稳定性的影响,评估底部结构发生失稳的风险程度.结果表明:断层构造是影响普朗铜矿底部结构稳定性的主要因素,断层下盘为开采过程中地压风险程度较高的区域;聚...     

铜矿峪铜矿拉底方式优化研究

铜矿峪铜矿采用自然崩落法开采,随着向深部开采原岩应力不断增加,为改善拉底过程中的应力环境,保证底部结构的稳定,采用FLAC3D对拉底过程中前进式和后拉底两种方式进行了模拟分析。结果表明采用前进式拉底时底部结构所在区域的应力环境具有明显的改善。     

论铜矿峪矿自然崩落法采场的主副层关系

铜矿峪是世界上第一个利用副层开采底盘三角矿带的自然崩落法矿山。按主副层同步生产的原则，从开采设计、崩落机理、拉底方式和放矿管理等方面对主副层的关系进行了较深入的探讨。     

铜矿峪矿自然崩落法地压控制及地压区矿量回收技术

针对自然崩落法采动影响大、地压显现严重等特点，以铜矿峪矿自然崩落法为研究对象，结合矿山主副层开采的现状，对自然崩落法开采过程中、矿体底盘的应力演变进行数值模拟，并对主副层交界处的应力及塑性区进行分析。针对极端条件下的副层高分层地压区矿量回收，提出了下部重开底部结构，中部强制崩落、上部自然塌落的接矿方案。模拟及实践结果证明：由于压力拱式的结构使得副层底部结构处于高应力区域，尤其在主副层采场贯通的前后，为此应提前加强副层底部结构出矿或采用深孔实施泄压工程。其次，对于地压区显现剧烈区域，可以等地压稳定后进行疏通治理或重造底部结构进行下水平接矿。     

普朗铜矿地压综合监测数据分析与研究

普朗铜矿在运用自然崩落法进行拉底推进和出矿作业过程中,在断层构造影响下,面临底部结构围岩破坏变形和地表不均匀沉降等问题。因此,普朗铜矿采用微震、应力和三维激光扫描综合监测系统,对开采过程中矿山地压状况进行监测和分析。结果表明：西沿拉底推进对首采区岩体稳定性影响较大;采区南部底部结构应力变化相对频繁;地表塌陷区东部区域与沟底核心区域沉降速度最快。以上研究结果为矿山调整拉底、出矿和二次支护计划提供了参考依据,起到了良好效果。     

大倾角煤层长壁开采空间应力拱壳形态研究

大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中顶板空间应力场的演化规律、顶板破断垮落后所形成的围岩结构等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致维持顶板稳定性的难道加大。基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟实验和数值仿真结果,分析了在大倾角煤层开采中围岩结构的基本特征和应力拱壳的基本特性,认为非对称空间应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,上覆岩层在自我组织能力作用下所形成的主应力迹线的空间展布形态,空间应力拱壳沿走向对称,沿倾向非对称,且当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳中间区域沿倾向的形态基本保持不变。据此,在考虑冒落矸石非均匀充填效应的基础上,建立了沿倾向和沿走向的三铰拱力学模型,推导给出了沿倾向非对称拱和沿走向对称拱的轴线方程,并通过算例对研究结果进行验证。结果表明,文中给出的轴线方程能较好的描述采场空间应力拱壳的基本形态;当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳沿走向两端对称区域的形态基本保持不变;沿走向对称应力拱的拱高和跨长在倾斜方向上呈先增大后减小的趋势;最大垮落高度在倾向方向的中上部区域,该区域走向应力拱的跨长和拱高也最大。     

厚大破碎矿体采场矿岩冒落规律及影响因素研究

自然崩落法矿岩冒落是拉底卸荷、矿岩冒落、直至形成平衡拱的过程,其本质则是不断重复该过程。矿岩冒落规律受其地应力、采场结构参数、矿岩物理力学性质等地质因素和工程因素的影响,目前的研究多是假定为二维模型,侧重于采用理论方法或数值模拟分析冒落过程和冒落拱形态,较少涉及三维空间的冒落过程研究。根据矿岩冒落过程的主要特征参数,建立了描述该过程力学特征的本构模型,并采用FLAC^3D实现数值模拟,模拟研究了矿体赋存深度、侧压力系数、拉底形态及采场尺寸参数对矿岩冒落规律的影响,研究结论有助于指导现场实践。     

梅山铁矿塌落界线外残留矿体开采技术研究

针对梅山铁矿塌落界线外矿体开采技术的特点,提出了采用分段空场嗣后充填法,分析了底部结构的布置和回采工艺特点等,并结合自然平衡拱理论,采用计算机仿真模拟技术,对分段空场嗣后充填法回采过程中的围岩应力、位移变化规律及塑性区分布情况进行了计算分析,揭示出顶板岩层拉应力是影响该采场稳定性至关重要的因素。将顶板岩层所受的最大拉应力作为衡量采场稳定性的指标,应用正交试验法对不同采场结构参数进行优化,得出梅山铁矿塌落界线外矿体采用矿房采场跨度14 m、矿柱采场跨度10 m和顶板厚度8 m的结构参数,能保证安全开采的需要。     

崩落法分区交界矿体连续开采技术

小汪沟铁矿采用分区崩落法，沿矿体延深方向分为上、中、下3个采区同时开采，分区交界部位的采区矿柱受采动应力的长期作用，在距离空区边界15~25 m的范围内，产生了破损程度不等的采动裂隙，由此导致凿岩夹钎，增大了采准工程的施工与回采难度。总结上、中位采区矿柱回采经验，基于散体柱支撑理论，依据采空区冒落线接近于拱形及陷落角内倾的现场监测结果，对临空高度大、承压时间长的中、下位采区矿柱，研究提出钻孔探测空区边界、调整回采顺序与回采进路方向、增大巷道支护强度等综合技术措施，适应采动裂隙条件，使崩落法分区交界难采矿柱得到了安全连续回采。     

庙沟铁矿露天转地下开采爆破参数优化

为给庙沟铁矿露天转地下开采设计提供最优的爆破参数,结合矿山设计的具体情况,在选定爆破抵抗线长度为1.8 m的基础上,以孔底距为主要参数,对地下开采无底柱分段崩落法的爆破参数设计了4个方案。对设计的4个中深孔爆破方案分别进行了数值模拟计算和爆破效果的综合评价分析。数值模拟结果表明,4个方案的爆破有效应力均能达到矿岩破碎的效果,孔底距长度对爆破有效应力值没有显著影响。以炸药成本、采幅、适宜块度率为评价爆破效果的主要因素,通过模糊综合评价,得出矿山的最优爆破参数是孔底距为2.52 m,为矿山的施工提供了数据依据。     

小官庄铁矿西区回采承压带矿块的技术措施研究

本文介绍小官庄铁矿西区应用无底柱分段崩落法回采承压带矿块存在的问题,应力分布特征,以及相应的技术措施,试验结果表明,通过采取合理安排采矿顺序、集中作业快速回采,加强巷道支护,以及改进爆破工艺等措施可以对承压带矿块进行有效的回采。     

大间距无底柱分段崩落法开采稳定性分析

无底柱分段崩落法的产量在地下铁矿开采过程中占总产量的85%以上,小尺寸的采场结构参数在一定程度上限制了该采矿方法的开采效率,制约矿山经济发展。从放出体空间排列优化、爆堆体与放出体吻合度等角度,对比分析高分段结构和大间距结构两种大结构参数方案在无底柱分段崩落法开采中的适用性,认为大间距无底柱分段崩落法能够大幅降低采掘比,改善采场地压环境,控制矿石损失贫化,降低采矿成本,更有利于提高经济效益。并结合矿山开采实践,采用FLAC3D软件对大间距无底柱分段崩落法进路开采的围岩应力及位移变化进行模拟分析,结果显示安全稳定性满足生产要求,验证了大间距无底柱分段崩落法开采的可行性和经济性。     

露天矿裂隙岩体边坡离散单元法模拟分析

离散单元法能够分析节理裂隙岩体沿离散界面产生滑移、张裂、垮落等大变形问题,是岩石开挖工程中分析非连续介质问题的重要方法。徐东沟露天矿最终境界边坡上下部均由坚硬块状结构岩体组成,而边坡中部则为岩性较软的绿泥石英片岩构成,且为典型的顺坡向层状结构,分析表明,绿泥石英片岩构成的局部边坡区域位移较大,模拟开采至最终-348m水平时,水平位移最大达1.6m,垂直向下位移达1.4m,应用强度折减法得到边坡安全系数仅为1.05,开采出露后极有可能产生边坡失稳,影响矿山的安全生产。