房柱法开采下空区稳定性计算分析与模拟研究

为了对房柱法开采所形成的采空区稳定性和安全状况进行有效的评估,基于改进的从属面积承载理论(ITAT)和普氏理论分别对构成空区稳定的两大要素(矿柱和矿房顶板)的稳定性进行计算分析;在此基础上,进一步采用数值模拟方法分析空区影响范围内的应力和位移变化情况。计算分析和模拟结果均表明,矿山目前采用房柱法开采所形成的空区是稳定的,能够满足矿山今后的安全生产需要。     

基于3DMine-FLAC3D的复杂采空区稳定性分析

某矿山经空场法开采多年,形成大量采空区,为消除采空区造成的安全隐患,需对采空区稳定性进行研究。通过实地调查、现场取样以及室内岩石力学试验得到矿岩力学参数,利用3DMine软件建立了矿山采空区的三维可视化模型,以此为基础,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对采空区的稳定性进行了模拟分析,结果表明:Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号采空区对周围岩体的影响最大,Ⅰ号采空区上部地表位移较大,塑性区连通至地表,是矿体开采对地压影响最大的采空区。Ⅱ号采空区围岩上盘中部区域受拉应力影响较大,影响采空区的整体稳定性;Ⅰ号采空区与Ⅲ号采空区之间区域的岩体出现剪切破坏,Ⅲ号采空区顶板围岩稳定性较差。为保证安全生产,应尽快对采空区进行治理。     

复杂采空区精密探测及稳定性分析

为了解决迁西龙湾矿区滞留采空区的安全隐患问题,首先利用空区激光自动扫描系统(VS150)对人员无法进入的空区进行激光探测,获得了精准空区三维坐标;利用3Dmine矿山软件进行处理得到精确的空区模型与剖面形态;最后采用国际先进有限元软件Plaxis模拟采空区的应力和位移变化情况,分析得出空区处于不稳定状态,模拟充填后采空区的稳定性分析证明:采用灰砂比1∶8的全尾砂充填采空区可以有效地改善采空区的应力,提高采空区的稳定性,从而为合理的治理采空区和矿山的安全生产提供科学决策的依据。     

复杂地质条件下巷道支护稳定性分析

为解决复杂地质条件下程潮铁矿巷道的稳定性问题,利用FLAC3D软件进行计算和分析,发现在破碎带贯穿巷道的情况下,破碎带与巷道中垂线夹角呈30~60°时对围岩稳定性影响最大,同时提出锚杆联系链巷道支护方案,为矿山安全生产提供了保证。     

后坪磷矿条带式胶结充填开采顺序优化数值模拟研究

磷矿是一种重要的非金属矿产资源，大多数磷矿山采用房柱法开采，该方法回采率低、安全性差，而条带式胶结充填采矿法能极大提高采场的稳定性和矿石回采率，其回采顺序对磷矿安全生产极为重要。基于后坪磷矿采场Ph₁³矿层的工程地质条件，提出了4种条带式胶结充填开采方案——一次性开采、间隔开采、隔2采2、隔3采3,建立了基于莫尔-库仑强度准则的弹塑性本构模型，运用PLAXIS 2D软件构建了数值模型，从应力、位移和塑性区等方面对比分析了各开采方案的优劣，结果表明：方案1和方案4的塑性区贯通，模拟计算不收敛，采场失稳；方案3的应力、位移、塑性区面积及其占比均较方案2小，更有利于采场的安全高效开采，故方案3(隔2采2)最优，该成果可为后坪磷矿以及类似矿山的开采方案优化和确定提供参考。     

基于CMS实测的采空区群稳定性数值模拟方法

应用空区探测系统(Cavity Monitoring System,简称CMS),精确地获取地下矿山采空区的三维形态和准确的空间位置,并借助大型三维矿床软件SURPAC建立起了空区的三维形态模型,在此基础上,研究提出了空区稳定性数值模拟建模的SURPAC和FLAC3D耦合方式,形成了基于实测的采空区稳定性数值模拟分析的新方法,有效地提高了采空区稳定性数值模拟结果的准确性和可靠性.该方法已在铜坑矿采空区群稳定性数值模拟研究中成功应用,验证了该技术的有效性和可靠性.     

石马头石灰岩矿区边坡治理方案研究

露天矿山开采形成的边坡的稳定性关系到矿山的生产和工作人员的安全,故研究矿山边坡的稳定性及其治理方法很有必要。以巨化集团石马头石灰岩矿区边坡为例,根据收集的地质资料,结合现场踏勘及地质测绘,通过分析矿山边坡的地质构造,对矿山边坡的稳定性进行分析,以采取相应的治理措施。     

综采工作面过空巷注浆充填技术的应用研究

回采工作面过空巷时矿压显现较为明显,煤壁片帮严重,甚至出现支架压架,倒架等情况,严重制约矿井的安全生产,提高空巷围岩承载能力以及稳定性是实现采面安全过空巷的主要举措之一。镇城底矿为实现22213工作面过空巷安全,提出采用注浆充填方式对空巷围岩进行控制,并依据现场实际情况对充填浆液配比、注浆充填方案等进行设计。现场实践效果良好,回采工作面过空巷期间未出现顶板冒落、煤壁片帮以及空巷围岩结构失稳等问题,保证工作面的安全回采。     

声发射监测系统在采空区地压监测中的应用

针对河北某小型铁矿采空区数量多、体积大的现状,利用FLAC3D软件对采空区周围岩石的应力和位移变化进行模拟计算,分析了采空区塌陷范围的敏感区域,确定了监测的重点范围,建立了采空区围岩声发射监测系统,对采空区地压进行全天候监测,并根据声发射监测数据对空区稳定情况进行分析预测,以保障井下工人的生命安全和矿山的正常生产。     

充填采矿法充填挡墙合理结构参数研究及应用

为保证充填采矿法的充填效果、采场围岩及充填体稳定性,对空区充填挡墙的结构参数进行了理论研究并在现场应用,结果表明所设计的充填挡墙结构参数合理适用,降低了矿山充填成本,并对矿山下一步的充填工艺提出了建议。     

新田岭钨矿区厚大矿体采场结构参数优化研究

根据新田岭钨矿区211号矿体开采技术条件,对该厚大矿体拟采用分段空场嗣后充填法回采。为确定合理的采场结构参数,确保矿山安全、高效生产,采用FLAC3D三维有限差分软件对9种不同采场结构参数进行了数值模拟计算,分析不同矿房、矿柱尺寸条件下采场稳定性、围岩应力、位移的变化规律,结果表明:矿房和矿柱宽度是影响采场稳定性的重要因素;随着矿房宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应增大;随着矿柱宽度的增大,采场最大拉应力和最大压应力相应的减小。     

某水泥原料露天矿山终了边坡稳定性分析

终了边坡稳定性是露天矿山日常安全管理的重点之一,所以在矿山开采设计阶段需对设计终了边坡的安全稳定性进行分析计算。本文运用GeoStudio岩土工程系列软件,以某水泥原料露天矿山为例进行边坡稳定性计算分析,对终了边坡参数选取的合理性进行验证。     

不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征研究

随着地下开采向深部延伸,开采活动所面临的地应力环境愈发复杂;侧压系数是反映地应力特征的重要参数,不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征各异。基于FLAC~(3D)数值模拟软件建立巷道三维模型,探究不同侧压系数下巷道开挖后围岩的应力分布、变形以及塑性区分布等规律,结果表明:当侧压系数为1.0时,巷道综合稳定性最高;在侧压系数小于1.0时,表现为顶底板变形量大,两帮受压且变形量较小;侧压系数大于1.0并逐渐增大时,顶底板围岩塑性区不断扩展,底板拉应力集中程度逐渐明显,两帮收敛程度逐渐加大。将研究成果应用于程潮铁矿-410 m水平5号矿体的采场巷道支护设计,实践表明支护方案效果良好。     

基于Phase~2的巷道围岩稳定性数值模拟分析

根据某铁矿地质资料和主要巷道工程条件,建立了基于Phase~2的矿区典型开采剖面二维有限元模型。基于模型,从应力分布角度对阶段运输大巷和斜坡道的围岩稳定性进行定性和定量分析,并提出维护巷道稳定性的措施与支护方案,为矿山巷道的维护提供了参考。     

大型复杂滞留采空区稳定性监测方案研究

以典型地下矿山大型复杂滞留空区为研究对象,通过分析矿山开采与滞留采空区现状,在应用有限元理论对矿山地压活动敏感区域进行模拟研究的基础上提出了采用12个通道的微震监测系统,以实现对地压的有效监控,并对监测方案进行了详细设计。     

采空区充填法综合治理措施技术研究

针对矿山开采时矿体内采空区带来的矿山安全和经济问题,通过对120号矿体内采空区基本情况综合分析,结合对周边矿体采空区治理调研资料和矿方现有充填系统,提出采用充填法综合治理采空区的措施方案。治理后观测结果显示采空区无垮落现象且整体稳定性较好,综合治理取得显著效果,为后期矿山开采提供了一定的安全保障。     

掘进工作面空顶区围岩稳定性分析

目前,国内煤巷掘进装备、锚杆支护技术已经基本成型,煤巷掘进技术的开发和应用取得了较大的进展,煤巷支护设计技术、巷道围岩地质力学与性能测试技术、掘进装备配套设备、支护材料、施工设备等技术迅速发展。本文采用有限元软件FLAC3D对影响工作面顶部围岩结构稳定的原因进行了研究,以确保矿井快速施工,改善工作面空顶区顶板围岩结构的稳定性。     

论非煤矿山地下空区处理

随着空场法在非煤矿山的应用,地下空区逐年增加,因围岩失稳或应力重新分布而引起的大面积地压活动不断增多。如锡矿山、车江铜矿、盘古山、大吉山,以及化工矿山中的刘冲、浦市磷矿和平阳、庐江矾矿等。因此,从我国的近期矿山生产着,空区处理是亟待解决的课题。     

综放沿空留巷填充体影响数值分析

针对王庄煤矿7101工作面回风巷综放沿空留巷困难的问题,通过计算主要岩层的力学参数,采用FLAC3D相似模拟软件建立了填充体数值模型。从塑形破坏区、位移结果和应力结果三方面对比分析了3种方案下不同宽度的充填体对顶板围岩的影响变化。     

极限跨度法与PLAXIS~(3D)在采空区稳定性分析中的应用

针对某矿山采空区发生局部顶板冒落的问题,首先运用激光自动扫描系统(VS150)对复杂空区进行探测,得到精确的空区顶板暴露面积,最终探测得出采空区最大暴露面积23306 m~2;采用当量暴露面积法求得围岩极限暴露面积为1069 m~2。其次采用Barton(当量尺寸)极限跨度分析法计算顶板允许的最大跨度,计算得出顶板最大无支护跨度为19.5 m,小于探测得到的真实跨度30 m。最后利用三维有限元软件Plaxis3 DTunnel模拟分析原始采空区的应力与位移分布,计算结果表明采空区处于不稳定状态。3种方法均证明采空区处于危险状态,并且提出了充填治理采空区同时兼顾回收水平矿柱的方案。