大直径深孔开采关键技术优化研究

为探索低品位厚大矿体大直径深孔开采最优方案,全面改善大直径深孔开采的技术经济指标。以乌兰矿低品位厚大矿体开采为研究对象,优化研究大直径深孔开采凿岩硐室布置方式、炮孔布置孔网参数、底部结构大直径深孔一次爆破成型工艺,开展采矿方法现场工业试验,验证优化方案的可行性并获取相关的技术经济指标。研究结果表明：凿岩硐室点柱宜采用中央条柱布置方式,条柱宽度为2 m,采场炮孔可全部设计施工为垂直孔。沿采场宽度方向布置6排炮孔,炮孔排间距宜调整为3 m,采场炮孔设计总量明显减少;大直径深孔自凿岩硐室底板施工至堑沟底部结构,通过大孔爆破崩矿一次形成堑沟底部结构,大幅降低采场采准周期。低品位厚大矿体大直径深孔开采关键技术优化,可改善低品位矿体大直径深孔开采技术经济指标,为同类矿体的高效开采技术提供借鉴。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

缓斜极厚矿体开采安全切顶厚度研究

针对某锡矿山缓斜极厚矿体采场采用高阶段、大直径深孔落矿分步骤回采过程中采空区上方切顶硐室的安全性问题,综合采用弹性力学理论和数值分析方法,研究了采场开采安全切项厚度.在采用弹性力学方法提出了采场凿岩硐室长度为26 m,跨度为12m,采场安全切顶厚度为6m的基础上,采用数值分析方法对采场安全切顶厚度进行了分析验证,并开展了切顶硐室表面位移及围岩应力的现场监测研究.研究表明:数值分析得出的最大拉应力值0.96 MPa小于抗拉强度,且安全率为2.98,最大位移监测值7.58 mm与数值分析值8mm相近,故采场切顶厚度为6m是合理的,可确保采场切顶作业过程的安全.研究成果已用于矿山生产实践,有效解决了该矿运用大直径深孔落矿开采缓倾斜极厚矿体时采场切顶硐室的安全性问题.     

大直径深孔采矿法凿岩硐室稳定性研究

在铜坑矿９１号矿体大直径深孔采矿法试验过程，对采场凿岩硐室夺的应力状态和岩移进行了监测，文中介绍了监测结果，用弹性和弹塑性理论研究了硐室围岩的应力状态，分析了硐室的稳定性和支护系统的作用。     

罗河铁矿凿岩硐室条柱破坏原因分析

罗河铁矿采用垂直深孔阶段空场嗣后充填法进行采矿,开采过程中经常出现凿岩硐室之间预留条形矿柱发生破坏的现象.为了找出条柱破坏原因,针对现场情况,对-455 m水平凿岩硐室条柱爆破影响效应进行动力数值模拟研究,分析凿岩硐室条柱在动载荷条件下的次生应力、变形、位移、破坏接近区和塑性区等特性.研究表明,条柱大面积片帮破坏主要是...     

开采扰动下水平矿柱稳定性数值分析研究

采用数值模拟计算的方法分析了某矿山-290 m水平矿柱在开采扰动过程中的力学效应显现规律。研究结果表明,上部中段采场胶结充填及硐室开挖后,应力向水平矿柱转移;下部中段开采后,水平矿柱整体处于高度应力集中状态,大部分区域都能从开采过程中的拉剪破坏恢复到弹性工作状态。综合分析结果表明,水平矿柱在开采扰动过程中整体稳定性良好。     

安庆铜矿特大型采场回采工艺实践

随着安庆铜矿特大型采场的开采范围向深部延伸,围岩与矿体的原始应力都不同程度的发生改变,次生应力的出现造成大型采场凿岩硐室局部大面积垮落,矿房采场回采时大空区顶板中间位置和两侧矿柱都有不同程度垮塌现象。研究表明,特大型采场回采工作是否安全,不完全取决于矿床的地质条件,而且与采矿方法结构参数选择是否合理有很大关系。合适的采矿方法结构参数可保证特大型采场的安全有序回采,降低采矿成本,提高综合经济效益。     

七角井矿柱回收方案及对相邻矾矿体的安全影响分析

针对七角井铁矿的生产实际,为了安全高效回采2 280 m中段以上矿柱,同时确保位于铁矿体上盘的钒矿体安全开采,提出间隔间柱抽采和硐室深孔爆破法、间柱全采与间隔间柱控制爆破堆坝法回收矿柱,并对2个矿柱回收方案进行了模拟仿真。模拟结果显示:采取间隔间柱抽采和硐室与深孔爆破法回收矿柱并处理采空区能够有效控制上盘围岩过度岩移,保证了钒矿体的开采安全,但应注意回收间柱及两侧顶柱后,需立即采用硐室深孔爆破处理采空区,然后再继续类似间隔后退回采,否则会引起矿柱和上盘失稳。间柱全采与间隔间柱控制爆破堆坝法回收矿柱无法保证上盘围岩的稳定,可能会引起上盘围岩垮塌,影响钒矿体的安全回采。应采用微差爆破技术同时爆破顶、间柱,避免发生顶板跨度过大导致冒落。     

顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明：切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。     

断层结构面对VCR法间柱稳定性影响的数值分析

针对断层影响VCR法间柱回采的稳定性问题,分析了凡口铅锌矿主要的控矿断裂位于下盘时对VCR法间柱稳定性的不利影响,建立了包含分界面单元的FLAC3D数值模型,获得了侧向崩矿过程的应力、位移和塑性分布情况。结果表明,回采过程中断层处的应力逐步释放,位移呈一致性,两帮充填体负载增加,剪切和拉伸塑性严重,存在间柱采场失稳的可能,应合理设计崩矿步距和慎重切采下部硐室点柱。     

深部回采切顶层结构参数优化

以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC3D对设计的结构参数进行稳定性分析.研究结果表明:切顶凿岩硐室宽度3.5 m条件下,条柱的宽度应设计为4.5m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割...     

深部回采切顶层结构参数优化研究

本文以大红山铜矿深部高阶段空场嗣后充填采场顶部切顶凿岩硐室稳定性为研究对象,采用矿柱面积载荷理论初步确定了硐室、条柱的合理结构尺寸,并利用FLAC^3D对设计的结构参数进行稳定性分析。研究结果表明：切顶凿岩硐室宽度3.5m条件下,条柱的宽度应设计为4.5m;同时切割槽、切顶联道的布置方式对凿岩硐室稳定性影响较大,建议将切割槽布置在矿房长度方向的端部,将切顶联道布置在矿房宽度方向的端部。按研究成果设计的大红山铜矿深部采场切顶凿岩硐室在服务矿房回采过程中,可满足安全作业的要求。     

李官集铁矿采场动态地压监测及数值分析

针对李官集铁矿点柱式分层充填法的特点,按照矿山实际的开采和充填步骤,对采场中的间柱、点柱、充填体和上下盘围岩的应力变化进行动态监测和分析,并考虑矿体中优势结构面的影响,运用3DEC构建含有优势结构面的岩体模型,结合地压的实际监测变化量和数值模拟得到的地压值匹配,分析了点柱式分层充填法开采过程李官集铁矿的地压变化规律。结果显示：①开采初期,矿柱和围岩共同支撑上部载荷,随着开挖高度的增加,应力由点柱逐渐向围岩转移,上部载荷主要由围岩体支撑;②应力在上下盘岩体之间随开采向上交替变化：开挖层应力增加,回填层应力局部恢复,扰动层应力释放。在同一点柱间地压呈现分层转移规律,并随开挖进行循环往复。     

深部高大采场全尾砂胶结充填理论分析

冬瓜山铜矿深部矿体距地表约1000 m,矿区构造应力复杂,属高地应力分布区域,采用空场嗣后全尾砂胶结充填法开采。在实验室试验结果的基础上,采用Terzaghi法和Thomas法对其高大型采场充填体受力状况进行了理论分析,用有限元法对采场围岩和充填体的应力分布状况进行了研究,确定了开采扰动条件下在采场周围形成的不同程度破坏区域。     

金属矿山充填开采富水巷道围岩稳定性控制研究

为研究含水矿山矿体回采对巷道稳定性的影响，采用3Dmine-Rhion-Griddle-FLAC3D耦合构建矿区三维模型，进行矿体回采过程中巷道变形、应力、塑性区变化规律研究；进行开采过程中巷道变形实时监测分析验证巷道稳定性。结果表明：基于3Dmine-Rhino-GriddleFLAC3D分析方法，可以对含水矿山矿体回采过程中巷道稳定性进行有效分析，从而为矿体回采过程中确保巷道稳定性提供理论依据；矿体回采结束后，产生变形量较大区域仅在靠近采场两水平巷道采联位置，仅采场正上方位置处采联受扰动影响较大，变形量大于10 mm，其余部位受扰动相对较小，变形量均未超过10 mm；矿体回采过程中，两水平巷道所受最大压应力、最大拉应力、渗透压均随着回采步骤的增加呈指数增长规律，最大压应力、最大拉应力受力位置与变形相对应，所受力最大值均未超过岩体强度，渗透压较大区域均出现在各个采联两帮位置处，距离采场位置较远的主巷道处，渗透压基本保持初始渗透压状态；由于渗透压的存在，两水平巷道所受应力虽未超过岩石强度，但巷道拐角及采联端部出现较小范围塑性破坏，表明渗透压对岩石强度具有弱化作用。模拟结果为含水矿山稳定...     

基于FLAC3D数值模拟采场顶板变形和应力分布

矾山磷矿西采区矿体赋存于承压水下,为防止承压水沿开采裂隙灌入井下,现场采用点柱上向水平分层充填法采矿,通过FLAC3D数值模拟软件,对采场的顶板变形和应力分布进行分析,确保了采场安全开采。     

旺格维利开采的等效条带开采宽度数值模拟研究

通过数值模拟方法分析了旺格维利开采后覆岩、煤柱应力状态和关键层沉降情况随着旺采回采支巷两侧采出率、采硐垂深的变化而变化的规律;根据旺采煤柱的塑性区范围圈定对应条带开采宽度范围,进一步通过关键层的沉降曲线,采用夹逼方法得到与旺采最为接近的等效条带开采宽度;对比分析旺采与等效条带开采的模型应力分布特征,结果表明旺格维利开采可以等效为条带开采,条带开采宽度主要受旺采的回采支巷宽度、回采支巷两侧采硐采出率和采硐垂深影响,最终确定了旺采的等效条带开采宽度的计算公式。     

三山岛金矿深部采场动力灾害监测与分析

三山岛金矿属于典型海底开采金属矿山,现已进入深部开采,采场地压显现活动增多,深部区域矿体开采过程中诱发动力灾害的监测技术亟待提升解决.选取三山岛金矿典型采场作为试验采场,构建爆破模型;同时确定监测区域,采用局域式微震监测技术进行监测,对采场开采过程围岩受应力变化及爆破扰动造成岩体微破裂事件进行监测分析,结果表明现有扇形...     

鸡笼山金矿过采区高应力下采场稳定性分析研究

鸡笼山金矿尚有大量"过采区"和"高应力"状态下的低品位矿体未进行开采,为了提高矿山资源利用率,延长矿山服务年限,对这些矿体进行了采矿方法研究与现场试验。结合鸡笼山金矿的矿岩物理力学性质,建立了鸡笼山金矿区的三维模型,运用有限差分元分析软件FLAC~(3D)进行数值分析计算,模拟了试验采场原始地应力分布状况,并分别就矩形开采断面、椭圆形开采断面、蝶拱形开采断面对采场稳定性的影响进行了模拟分析。分析结果表明:在矿体回采过程中,无论采用何种水平回采断面,在矿体上下盘及间柱均会出现应力增加,但相对来说蝶拱形断面开采应力增加幅度以及分布区域更低,有利于采场的稳定。研究结果为现场的安全生产提供了理论依据。