玲珑金矿中厚倾斜矿体浅孔留矿法开采

针对山东黄金集团玲珑金矿的赋存状况及开采技术条件,研究采用浅孔留矿法开采,盘区长度为28.5 m,宽度为1.3 m,垂高为40 m,底部结构为装岩机出矿的平底结构,不留间柱、顶底柱,采场开采结 束后进行大量出矿,实践证明该采矿法对急倾斜薄矿体不失为安全、低成本的开采方法。     

顶底柱破碎残矿体开采安全技术

随着新城金矿的大量开采,矿体顶底柱残矿量持续增加,已占全矿储量的8%,且矿石品位较高,为有效回收利用顶底柱残矿资源,分析了该矿的地质情况,通过矿山岩石力学试验、现场地压测试,选择采场进路宽度4~6 m、进路长度30 m进行开采。     

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。     

顶底柱残矿回收的充填体假顶厚度确定与应用

顶底柱残矿回收的关键技术是顶板在回采过程中的稳定性问题。针对某铅锌矿采用的高强度加筋充填体假顶,分别对矿房采场和间柱采场下假顶的受力情况进行分析,并采用薄板理论分析确定充填体假顶厚度;利用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟不同假顶厚度下底柱矿体的开采过程,研究充填体假顶厚度的变化对充填体假顶稳定性的影响;最终得出充填体假顶的最优厚度。研究结果表明:矿房采场下充填体假顶最优厚度为2.5 m;间柱采场下充填体假顶最优厚度为7.5 m。模拟结果与理论值相吻合。上述研究结果与类似矿山实际应用相比较,具有科学合理性;并在典型条件的顶底柱采场充填体假顶厚度确定中得到成功应用,具有指导意义。     

某金矿充填体下顶底残柱开采技术实践

为确保矿山充填体下顶底残柱的安全高效回采,根据顶底残柱赋存特征及开采技术条件,提出一种U型钢支架小进路充填采矿法,对采场结构参数、采切工程、回采工艺、采场支护、充填及工作组织等进行了详细介绍。现场工业试验表明,该方法能够安全、经济、高效地回采充填体下顶底残柱矿体,采矿成本为60. 56元/t,矿石损失率为5. 3%,贫化率为4. 8%,具有较好的技术经济指标,可为类似赋存条件下的顶底残柱开采提供借鉴。     

某矿山急倾斜中厚矿体回采方案数值模拟研究

以笔架山铁矿急倾斜中厚矿体不同开采阶段对上部山体及金沙江的稳定性为研究对象,结合现场调查、室内岩石力学试验及矿岩体质量分级的结果,采用有限元法,对矿体开采过程中的采场结构参数及开采对山体稳定性的影响进行了研究。结果表明:矿体开采至950 m中段时对山体及金沙江影响较小。分析研究认为,整体顶柱尺寸不应小于6 m,当回采至795 m时,由于深部地压较大的关系,建议将顶柱尺寸增加到8 m。研究成果为矿区顶底柱的留设尺寸及开采对山体、金沙江的稳定性影响提供了理论依据。     

某矿采场稳定性分析及结构参数优化

某矿为薄层状矿体,矿体之间存在以泥质粉砂岩为主的软弱夹层,采场稳定性较差,不利于矿山安全生产。课题组应用3D-σ软件对矿区采场建立三维模型,对2种开采方案、3种采场结构参数进行数值模拟,计算和分析采场回采过程中矿岩体的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况,判断采场的稳定性。数值模拟计算结果表明：采场和中段之间均留2 m的连续间柱和顶柱是非常有必要的,抑制顶板变形破坏有明显的作用,但是仍然无法控制采场顶板的破坏;在采场内留2 m×2 m点柱的条件下,点柱间的矿块跨度控制在6 m以内能保证顶板的稳定。通过安全率回归方程计算得出：在满足安全率大于1.15时,点柱间矿块的合理跨度应小于6.027 m。同时为提高采场矿石的回采率,综合考虑最终确定点柱间的矿块跨度为6 m,能达到安全与经济的有效平衡,研究成果为该矿山的安全生产提供理论性指导意义。     

安庆铜矿开采过程的数值模拟

采用三维非线性FLAC－3D程序，数值模拟安庆铜矿1＃矿体－560m以上的采充过程，分析开过程中的地压问题，确定合理的采场布置及采顺序。研究结果表明：－400m--510m矿房开采比较稳定，方案1采用双阶段开采－460m--560m矿柱，只要先回采掉－400m上部的矿柱，开采也比较稳定。方案2的－400m--50m矿柱开采的稳定性较差，在－510m保留的10m水平矿柱起不到安全隔离作用，从地压角度看，方案1要优于方案2。     

双分段凿岩嗣后充填采矿法在凡口矿顶底柱回采中的应用

凡口矿经过多年的开采,遗留了大量的顶底柱矿体,这部分矿体的赋存条件十分复杂,有些矿体两侧皆为充填体。为了安全高效回采这部分顶底柱矿体,矿山探索了双分段凿岩嗣后充填采矿法顶底柱回采工艺,由单分段8 m左右的后退式回采变为两分段16 m同时后退式回采。实践结果表明,该顶底柱回采工艺在提高采矿效率的同时,增大了矿体与充填体之间的接触面积与摩擦力,降低了矿体与充填体间滑移、错动的风险。     

亢马矿倾斜厚矿体采场顶底柱厚度数值模拟研究

利用FLAC3D软件模拟不同顶底柱厚度的采场,分析了顶底柱厚度与顶板、顶柱位移的关系,并从顶底柱厚度变化对塑性区影响进行了比较,得出了亢马矿安全的顶底柱厚度。     

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。     

张庄铁矿-390 m中段采场间柱尺寸优化

张庄铁矿首采中段即将结束,由于-390 m新中段矿体水平厚度变大,且采矿阶段高度由60 m变为85 m,为确保高阶段采场分步骤安全回采,并能保证矿山生产能力,研究将矿体厚度按推荐的采场安全长度140 m分为2种采场布置方式,并采用间断和连续2种不同形式的隔离矿柱,通过3D σ有限元法模拟计算分析2种形式共6组尺寸方案的隔离矿柱应力变化趋势,最终确定在矿体厚度为100～140 m时,采用10～12 m宽的间断隔离矿柱;矿体厚度大于140 m时,采用18～20 m宽的连续隔离矿柱。结果为采场安全高效回采提供了理论依据。     

露地联采采场结构参数优化研究

境界顶柱和采场结构参数设置关系到露天和地下联合开采矿山的安全和资源回收率,科学设置采场结构参数具有重要的工程价值。本文以某矿露天地下联合开采工程为背景,在理论分析法计算矿房宽度基础上,结合有关研究成果和矿山开采实际,设计12种境界顶柱和矿房宽度组合方案,采用FLAC3D数值计算软件模拟分析分步开采过程中关键监测点的位移、剪应变增量和塑性区变化规律,探索最佳顶柱厚度和矿房宽度组合。结果表明,随境界顶柱厚度增加,矿房宽度可相应增大,但增大程度有限,矿房极限宽度为18m;矿山最佳方案为境界顶柱50m和矿房宽度15m,30m顶柱15m矿房宽方案次之。     

阶段嗣后充填法采场应力与变形规律及稳定性研究

某铁矿采用阶段空场嗣后充填法开采,目前-450 m首采中段的回采工作即将结束,拟在-390 m新中段的开拓中将阶段高度从原来的60 m提高到90 m,阶段高度提高了50%。为了研究急倾斜厚大矿体在阶段 空场嗣后充填法开采条件下的应力变形规律,采用相似材料试验和数值模拟相结合的方法,考虑了首采中段和多盘区对新中段回采充填的影响,通过分析得到了采场矿柱和围岩的应力与变形规律。结果表明：在阶段 高度提升后的新中段回采充填过程中,矿柱被揭露后矿柱内的应力会大幅增加,并随应力集中程度增加而导致矿柱的剪切破坏;采场内最大变形出现在中间盘区矿房顶板,最大主应力及塑性区主要出现在中间矿柱的 中下位置,最大主应力、沉降变形及塑性区呈中间大两边小的对称性分布,最小主应力出现在两边矿房顶角处;盘区矿房采用间隔回采形成的最小主应力和沉降变形小于顺序开采,矿房的回采顺序对最大主应力的影 响较小;随着矿柱宽度增加,采场内最大最小主应力、变形值及塑性区范围呈逐渐减小的趋势。研究成果对国内外采用空场嗣后充填法开采的同类型矿山具有借鉴意义。     

金属矿阶段嗣后充填预留顶柱厚度力学模型

预留顶柱厚度是保证金属矿阶段嗣后充填安全的重要影响因素之一.基于弹性力学平面应变基本假设,建立金属矿阶段嗣后充填预留顶柱厚度的力学模型,并利用伽辽金法进行理论求解.以某铜矿为工程分析实例,研究预留顶柱水平应力随厚度和上部荷载的变化规律,以及厚度与矿房长度之间的变化规律.研究表明:当矿房尺寸一定,预留顶柱厚度不变,水平应...     

矿柱稳定性影响因素敏感性正交极差分析

基于正交极差分析方法对矿柱稳定性影响因素敏感性进行了评价。在分析矿柱荷载、强度、失稳势函数、破坏形式的基础上,总结了影响矿柱稳定性的主要因素;针对矩形矿柱8个主要影响因素：采深、矿房宽度、矿柱宽度、矿柱高度、矿体的单轴抗压强度、上覆岩层的容重、矿柱长度、矿柱长度方向的间距,建立了计算矩形矿柱安全系数的简化公式。以江西某钨矿为例,采用正交极差分析理论,得到该矿矿柱稳定性影响因素的主次顺序为：矿房宽度＞矿柱宽度＞采深＞矿柱高度＞矿体的单轴抗压强度＞上覆岩层容重,即矿房宽度、矿柱宽度对矿柱稳定性的影响最为显著,并得到了矿房宽度、矿柱宽度与矿柱安全系数间的关系曲线,对采场结构参数进行了优化,矿房宽度值小于21.03 m,矿柱宽度值大于3.718 m。     

灵新煤矿地下水库煤柱坝体合理尺寸研究

近年来,煤矿地下水库技术已成为西部地区保护和利用矿区水资源的重要手段,地下水库矿井水已成为西部地表生态灌溉的重要水源之一。以西部矿区灵新煤矿近距离倾斜煤层群采掘地质条件为工程背景,针对该矿首座煤矿地下水库建设过程中遇到的煤柱坝体留设问题,采用数值模拟的方法,分析了六采区工作面开采和水库储水压力两大因素对煤矿地下水库煤柱坝体的影响。研究表明:相关工作面回采后,会在煤柱坝体及邻近围岩中产生塑性区,随着煤柱坝体宽度的增加,煤柱坝体及附近围岩中塑性区相互贯通的趋势逐渐减弱。当煤柱坝体宽度增至50 m时,塑性区相互贯通的现象消失;当煤柱坝体宽度增加到60 m时,煤柱坝体及邻近围岩中的塑性区间距(塑性区未贯通区域)扩大至40 m左右。在储水压力作用下,煤柱坝体及邻近围岩中的塑性区裂隙将发生二次扩展,随着水压的增大,裂隙扩展长度逐步增大,在3 MPa水压(储水高度300 m)作用下塑性区裂隙扩展长度达到5 m左右。因此,为防止水力作用下煤矿地下水库透水灾害的发生,认为煤柱坝体合理尺寸应取60 m。     

基于正交试验与数值模拟的马郡城铁矿采场结构参数优化

金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC^3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。     

采矿方法转变中的隔离矿柱稳定性分析

隔离矿柱在矿山开采中对维护矿山稳定具有重要的作用。结合某矿的实际情况,在矿山进入深部开采并转变采矿方法的过程中,采用极限平衡理论计算得出了隔离矿柱厚度为10 m。应用二维数值计算软件RFPA对其稳定性进行了分析研究。结果表明,留设10 m隔离矿柱可以维持采场的稳定,满足矿山生产的要求。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。