某方解石矿采空区稳定性分析和采场参数优化

为尽可能提高矿山回采率和资源利用率，并确保矿山安全生产，采用矿柱安全性分析法对某方解石矿+280 m水平采空区稳定性进行分析，采空区矿柱1安全系数Fs=0.85，小于安全稳定系数值1.5，存在被破坏的可能性较大，从而不能保持该采空区的长期稳定，应采取针对性措施加以防范。因矿山采场参数仅凭经验设计，未进行定量分析，经矿柱安全性分析，+260 m水平设计的矿柱安全系数Fs=8.2，+240 m水平设计的矿柱安全系数Fs=6.96，远远大于1.5，故对设计的采场要素进行优化，采场宽度由8 m调整为10 m，矿柱宽度调整为5 m，矿柱方式由条形改设为正方形；优化后矿柱安全系数+260 m水平Fs=2.05，+240 m水平Fs=1.75，矿柱的安全系数仍在1.5以上；采场参数优化后，可使矿山回采率由28%提高到42%，较大地提高了矿山的资源利用率。     

基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素敏感性分析

矿柱稳定是矿山安全高效开采的前提,研究影响矿柱稳定性的因素及其敏感程度对于矿柱安全管理具有重要的意义。本文提出了基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素分析方法,并以四川省某锰矿房柱采矿法采场为研究对象,首先分析了矿山地下采场矿柱稳定性影响因素,随后利用粗糙集理论对各影响因素进行敏感性分析,计算出各影响因素对矿柱稳定的重要性。结果表明,矿房宽度的重要性为0.381,对矿柱稳定性的影响最为显著。该方法对于矿柱稳定性影响因素敏感性分析客观有效,可为矿山矿柱安全管理及矿柱尺寸优化提供理论依据。     

谦比希铜矿主矿体深部保安矿柱稳定性分析

谦比希铜矿深部矿体采用大直径深孔分段空场嗣后废石充填法开采,存在凿岩巷道稳定性差、上盘垮冒严重等问题,导致采场回采效率低、安全性差,制约矿山生产能力,同时上部采用嗣后分级尾砂充填,隔离保安矿柱仅厚21 m。为保证深部嗣后采场的安全回采,选用FLAC3D对保安矿柱的稳定性进行分析研究。结果表明,在当前条件下,21 m保安矿柱能有效隔离上下采区,防止上部充填尾砂涌入下部采场,保证采场作业安全。     

上向进路充填采矿法最佳充填接顶率研究

为解决白象山铁矿在上向进路充填采矿过程中充填接顶效果不理想的问题,对该矿山的充填接顶率进行了研究。运用MIDAS/GTS有限元软件模拟分析二步进路采场开采时,一步进路采场不同充填接顶率胶结矿柱受力状况,并对胶结矿柱安全稳定性进行评价,对不同充填接顶率进行分析,从而确定最佳充填接顶率。当二步进路采场开采时,一步进路采场80%充填接顶率胶结矿柱抗拉安全系数为2.03,抗压安全系数为1.28,综合安全系数为1.6,为该矿上向进路充填法的最佳充填接顶率。该研究为其他矿山科学提高充填接顶率提供了一种全新的指导方向。     

充填法采场结构参数优化设计

采用弹塑性理论,综合考虑了国内某矿山矿体的赋存条件,建立了采场稳定性分析的三维有限元模型,研究了充填采矿法不同结构参数时采场的稳定性以及围岩应力和位移随矿房、矿柱尺寸以及采场控顶高度的变化情况.研究结果表明:采场最大压应力和最大拉应力随矿柱宽度增大而减少,随矿房宽度增大而增大;该矿山合理的采场结构尺寸为矿柱宽8 m,矿房宽10 m,控顶高度8～12 m.     

盘区隔离矿柱采场结构参数数值优化

为充分回收矿产资源,提高资源利用率,有效回收暂留盘区隔离矿柱是某大型铜矿必须考虑的一个重要问题.在保障首采区矿房、矿柱采场安全高效开采的同时,为了安全高效回收暂留盘区隔离矿柱,需要确定合理的盘区隔离矿柱采场结构参数.在综合分析该矿山矿床地质概况、矿山压力及开采现状的基础上,提出了3种采场结构初步方案,采用数值模拟方法对盘区隔离矿柱采场结构方案进行了优选,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数以及结构参数变化时采场的力学响应特征,分析结果可为盘区隔离矿柱安全高效开采提供技术支持.     

倾斜薄矿脉房柱法开采人工矿柱参数优化和安全回采的数值模拟研究

分析了倾斜薄矿脉矿山房柱法开采时的人工矿柱承载机理,并推导了人工矿柱相关参数的计算公式。以南方某铀矿采场为例,对其人工矿柱的规格、数量、混凝土消耗量等参数进行了计算、分析,优化选取了人工矿柱参数。并以此对采场回采工作进行了数值模拟研究,验证其开采的安全性,并提出矿柱参数进一步优化的方向。     

残矿回采采场结构参数优化研究

在矿山生产实际和采矿设计中,确定安全、合理的采场结构参数是矿山安全高效生产、提高矿山经济效益的基本前提.以铜绿山矿残矿采场的回采为工程背景,采用三维数值模拟软件FLAC3D对残矿回采采场结构参数进行了数值模拟优化研究,结果表明,在残矿回采过程中布置3条矿柱,并选择矿柱宽度为3 m时能保证残矿回采的安全,可为同类型残矿的回采提供一定的借鉴作用.     

基于数值模拟的采场永久矿柱宽度优化研究

根据开采矿山的实际情况,基于永久矿柱的不同宽度,提出了4种不同的优化方案。采用三维有限元分析软件建立了数值分析模型,模拟并分析了4种不同的开挖方案后应力场和位移场分布规律,得到了最优的开采方案。研究结果表明:永久矿柱压应力、顶板拉应力的极值在特定的矿体赋存条件下呈现出一定的波动性,但采场顶板的拉应力分布区域体现出随永久矿柱宽度的增大而减小的规律;各方案中较大的位移都出现在采场的顶板和底板,并且采场顶板的位移要高于底板,其顶板最大的沉降位移量分别为8.5,8.4,6.1,5.9cm;永久矿柱主要产生受压破坏,结合采场顶板应力场分布情况以及沉降位移的变化规律,从平衡经济和安全的角度综合分析认为倾斜永久矿柱宽度12m为最优方案。     

缓倾斜极薄矿体全面法开采残留点柱回采方案及稳定性分析研究

某石英脉型钨矿床,矿体倾角平均20°,矿脉厚度0.3~0.8m,采用全面法开采。经过20多年的开采遗留下大量点柱和空区,而且相邻的采空区、以及相邻中段的采空区基本已相互贯通形成空区联合体。随着暴露时间的延长,采场应力集中,采空区安全隐患大,同时造成大量矿柱资源浪费。为了确保矿山生产安全和可持续发展,同时对遗留的矿柱进行回收,通过研究采场顶板允许暴露面积、结合开采技术条件、充填工艺研究等,确定的矿柱回收工艺和采场充填工艺,并针对试验采场的回收方案进行采场矿柱回收稳定性数值分析,综合验证了点柱充填回采的方案是安全可行的,从而为矿山空区治理与点柱安全回收提供指导。     

露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的数值模拟

露天坑底境界矿柱厚度及采场尺寸的确定,是露天转地下矿山经常遇到的问题,对于矿山进行地下开采安全生产极其重要。针对铜绿山矿南露天坑下Ⅰ2号矿体露天转地下的实际情况,采用FLAC3D软件,模拟了开挖过程中境界矿柱和采场的变形和破坏情况,确定坑底境界矿柱厚度为17 m,采场矿柱厚度为5 m,为露天转地下境界矿柱厚度与采场尺寸设计施工提供了参考依据。     

紫金山金铜矿露天地下联合开采隔离矿柱厚度数值模拟研究

对于露天与地下联合开采矿山,确定隔离矿柱的厚度过薄,易造成露天底隔离矿柱突然间崩落,反之留得过厚又会造成矿产资源的浪费,通过数值模拟手段对露天开采底部标高为+652~592 m时的露天与地下开采模型进行分析研究,并通过拟合得到隔离矿柱厚度与最大拉应力的关系曲线,确定了紫金山金铜矿露天地下联合开采的隔离矿柱合理厚度,对矿山露天与地下的正常生产以及露天采场边坡的稳定性和地下采场的稳定性有一定的指导意义。     

张家洼铁矿崩落转充填采矿工艺及结构参数研究

随着绿色矿山理念的发展,崩落法矿山逐渐向充填法转型,隔离矿柱厚度和矿房参数对崩落转充填 后采场整体稳定性具有重要影响。针对张家洼铁矿无底柱分段崩落法转充填法问题,通过理论计算对隔离矿柱位 移进行求解获得保证下部充填采场稳定的隔离矿柱安全厚度。同时,利用 FLAC3D软件对不同矿房跨度和充填工 艺回采过程中的采场稳定性进行分析评价,确定最优采矿工艺和结构参数。研究表明：①12.5 m 厚隔离矿柱能够 满足过渡阶段采场稳定性;②15 m 矿房跨度顶板拉应力集中较大,且顶板位移显著增大,为了确保回采安全,优先 采用 10 m 矿房跨度,在顶板条件好的区域可以考虑采用 12 m 跨度;③采用 3 MPa、4 MPa 和 5 MPa 强度的人工假顶 均可保证下中段开采过程中采场稳定,因此可将 3 MPa 作为人工假顶的充填体强度标准;④阶段矿房内人工假顶 上部采用 1 MPa 充填体整体充填满足二步采充填体单侧揭露稳定要求,可降低原设计多次不同强度分层充填带来 的施工组织难度。     

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。     

浅议竖井保安矿柱回收的地压控制问题

在山东罗山金矿竖井保安矿柱回收试验研究中 ,首先从工程地质调查入手 ,进行岩体与采场稳定性分析 ,确定采场结构参数 ;通过数值模拟分析对井筒安全极限值、采场开采顺序进行优化 ,进行采场及井筒安全性评价 ;及时利用废石浇注充填体限制岩石移动 ;对井筒周围岩体进行应力、位移监测。由于采取了多种方法综合管理地压 ,不仅确保了采场回采过程中的安全 ,而且保证了保安矿柱回收后竖井的安全。     

浅议竖井保安矿柱回收的地压控制问题

在山东罗山金矿竖井保安矿柱回收试验研究中 ,首先从工程地质调查入手 ,进行岩体与采场稳定性分析 ,确定采场结构参数 ;通过数值模拟分析对井筒安全极限值、采场开采顺序进行优化 ,进行采场及井筒安全性评价 ;及时利用废石浇注充填体限制岩石移动 ;对井筒周围岩体进行应力、位移监测。由于采取了多种方法综合管理地压 ,不仅确保了采场回采过程中的安全 ,而且保证了保安矿柱回收后竖井的安全     

某铜矿采场稳定性分析及结构参数优化研究

针对国内某铜矿急倾斜中厚矿体的开采技术条件和采矿方法,在矿山岩体工程地质条件研究的基础上,采用Bieniawski推荐的强度公式对采场矿柱、间柱的稳定性进行了分析计算,基于极限分析法和弹性力学小变形薄板理论方法分析了顶柱安全厚度,推荐了合理的采场结构参数,对矿山安全生产具有指导意义,并为类似矿山的采场稳定性分析和结构参数优化提供了理论依据.     

某方解石矿山露天转地下开采护顶矿柱厚度确定

在露天转地下开采过程中,护顶矿柱厚度的确定意义重大。若留设的护顶矿柱厚度较薄,可能会造成露天采坑底部护顶矿柱突然崩落,在采空区形成强动力冲击,极大威胁井下设施及作业人员的安全。若留设的护顶矿柱厚度过大,会在一定程度上影响到矿山的经济效益。因此,在确保安全的前提下,选择合理厚度的护顶矿柱能实现矿山效益及安全的最大化。针对以上问题,采用公式法对某方解石矿山护顶矿柱厚度进行了计算,当采场跨度为15 m时,护顶矿柱最大值为19.8 m,最小值为5.9 m;通过进一步模拟分析,确定采用15 m护顶矿柱时,采场变形较大,分别采用20、25 m护顶矿柱厚度时,各采场、间柱以及边坡变形值趋于稳定。最终确定某方解石矿山露天采坑底部护顶矿柱厚度需在20 m以上。     

某铀矿山采场顶底柱稳定性分析

采场顶底矿柱是地下矿山开采时衔接上下两个采场的部分,其尺寸的合理选择对上下采场的安全开采极其重要。针对某铀矿山开采的实际情况,对不同采场跨度时顶底柱的稳定性进行分析,确定了顶底柱厚度为5m时采场的极限跨度,并对其塑性破坏区的发展演化和垂直位移之间的关系进行了研究分析,可为铀矿山开采顶底柱设计与施工提供指导和依据。     

基于GTS－FLAC3D的采场结构参数优化分析

为确保某铁矿分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法的安全生产,采用FLAC3D对采场结构参数进行模拟分析研究,共设计9种采场模型,根据开挖后采场顶板及围岩应力重新分布、塑性区变化规律确定盘区矿柱尺寸及采场宽度的合理范围。研究结果表明:采场稳定性的主要影响参数为采场宽度,盘区矿柱的大小主要影响盘区开采整体稳定性;采场宽度和盘区矿柱宽度均应保证15 m以上。研究结论可为矿山开采设计中采场结构参数的设计提供参考。