安庆铜矿深部开采-400 m隔离矿柱稳定性分析

采用拉格朗日非线性程序,数值模拟计算与分析了安庆铜矿l#矿体-400 m水平隔离矿柱在深部矿体开采过程中的力学效应显现规律.研究结果表明:隔离矿柱在上部矿体开采后,因覆盖岩体卸载产生了应力释放,呈现“凸起”垂直位移变形;在深部厚大矿体开采扰动下,隔离矿柱局部区域应力集中,部分区域发生塑性变形,呈现应力拉力拱现象,产生下向变形位移,与矿山常规位移变形监测结果近似.综合分析,隔离矿柱在深部矿体开采过程中整体稳定性良好.      

安庆铜矿深部开采-400m隔离矿柱稳定性分析

采用拉格朗日非线性程序,数值模拟计算与分析了安庆铜矿1“矿体-400m水平隔离矿柱在深部矿体开采过程中的力学效应显现规律．研究结果表明：隔离矿柱在上部矿体开采后,因覆盖岩体卸载产生了应力释放,呈现“凸起”垂直位移变形;在深部厚大矿体开采扰动下,隔离矿柱局部区域应力集中,部分区域发生塑性变形,呈现应力拉力拱现象,产生下向变形位移,与矿山常规位移变形监测结果近似．综合分析,隔离矿柱在深部矿体开采过程中整体稳定性良好．     

某铜矿水平矿柱稳定性数值模拟分析

采用基于surpac的FLAC3D模型自动生成方法,建立数值计算模型模拟分析某铜矿预留水平矿柱在深部开采的影响下,其稳定性状态。数值模拟结果表明:深部西部厚大矿体开采对水平矿柱的影响程度要大于东部,这使得水平矿柱在西部区域形成一定的应力集中现象;水平矿柱整体的垂直位移绝对值较小,没有出现大的波动值;水平矿柱的塑性区主要出现在顶底板,内部塑性区范围趋近于零,这说明水平矿柱的内部未产生严重的破坏。综合分析可以得出,下部矿体开采对水平矿柱稳定性会产生一定的影响,但是不至于出现较大的变形破坏,不会在下部矿体的回采过程中出现失稳现象。     

充填体下水平矿柱影响因素和安全厚度模拟分析

为分析东同V号矿体充填体下水平矿柱的稳定性,采用AHP分析方法得出影响充填体下水平矿柱稳定性的因素权重排序,得出水平矿柱的厚度为最重要因素.利用小变形薄板理论的公式计算水平矿柱最小安全厚度为5 m,在此基础上,建立数值模型进一步模拟分析,对水平矿柱厚度为5 m至9 m进行应力、垂直位移及塑性区分析,最终得出,水平矿柱厚度小于7 m时,有破坏的危险,为矿山开采提供指导.      

软弱破碎矿体采场稳定性分析及结构参数优化

采场结构参数是软弱破碎矿体开采的关键问题,对采矿各指标起着决定性作用,不合理的结构参数可能造成灾难性安全事故。以汤丹铜矿4#软弱破碎厚大矿体为研究对象,采用岩体分类统计、工程类比、理论计算、数值模拟等手段对顶柱、矿房及矿柱进行参数优化,并对比各研究方法的优劣。研究表明:汤丹铜矿4#矿体围岩岩体质量为Ⅲ级,矿体为Ⅳ级,矿房最大暴露面积为300 m2;理论计算结果表明:矿房极限跨度是顶板厚度或矿柱宽度的单因素函数,且呈线性正比关系,矿房跨度为10~14 m,矿柱为14~18 m,顶柱为18~25 m,但各理论计算结果差别较大;应用ANSYS与FLAC3D对矿体开挖进行三维数值模拟,从地表岩移、顶板位移、塑性区分布及矿柱最大主应力四个角度进行全面分析,最终得出顶柱高25 m,矿柱宽16 m,矿房跨度12 m为最优结构参数的结论。     

基于地压监测及数值模拟对某钨矿采空区稳定性分析

江西某钨矿由于历史开采原因,140 m中段开采结束后遗留了大量的采空区及部分低品位矿体.为掌握该中段采空区稳定性情况以指导对该部分钨资源进行安全回收,本研究采用地压监测和FLAC3D软件数值模拟方法,研究了该中段采空区及其邻近岩体塑性区、最大主应力、竖直方向位移等特征,并结合现场地压监测分析得到了采空区关键承载点与稳定...     

深部厚矿体条带开采矿柱长期稳定性研究

某矿山面临村庄下压矿开采难题,为最大限度地回收“三下(位于地表水体、建筑物和铁路下)”压覆矿产资源,该矿山村庄下压矿采用条带开采方案,留设矿柱的长期稳定性对地表建筑物破坏程度起到决定性作用。根据建立的矿柱尖点突变破坏模型可知：条带开采留设矿柱中间弹性核区与两侧塑性区宽度比值远大于矿柱突变失稳临界点是矿柱保持长期稳定的前提。通过对某矿条带矿柱失稳FLAC^3D数值模拟研究和矿柱稳定性现场监测结果分析表明：按照采宽120 m、矿柱90 m条带开采设计方案,矿柱弹性核区宽度为40 m,所占矿柱宽度比例44.4%,矿柱长期稳定性较好;实现了在保护地表建筑物安全的前提下提高了“三下”矿产资源回收率,对建设绿色矿山具有重要意义。     

复杂开采环境下采场位移失稳过程研究

针对复杂开采环境下采场发生大规模竖直位移从而引起失稳垮塌的问题,结合某地下大型铅锌矿山-320 m中段主矿体失稳垮塌的工程实际,运用三维计算机数值程序3DEC对采场及周边充填体竖直位移程度、影响范围和最大剪应力分布规律进行了分析,为隐患资源安全高效回收及确定合理的充填工艺和采矿方法提供了重要依据。结果表明：0#采空区上方的矿体整体发生了下沉,下沉最大位移达到2 m;发生最大剪应变增量的区域主要位于0#采场中下部,并最终形成了一条U形最大剪应变增量贯通带;0#采场采空区垮塌后导致0#采场上部矿体、N0-1#、N1-2#、S0-1#付以及S0-1#付-1采场位于垮塌区滑移面之上,而N2-3#和S1-2#采场位于垮塌面边沿,从而将其确定为垮塌区的影响范围。     

重叠矿段采动下的工程响应仿真与评价

重叠矿体开采的相互作用和响应规律是影响矿山开采安全的重要因素。以镜铁山桦树沟铜矿与上部铁矿体的重叠矿段为研究对象，采用3DMine-Midas-FLAC^3D耦合精细建模数值模拟技术，结合矿山实际工程和采充工序条件，建立了充填矿段铜矿体开采条件下的FeV矿体工程响应数值分析模型，获得了FeV矿体回采巷道等工程结构的位移和应力响应规律，对FeV矿体的开采进行了安全评价和分析。研究结果表明：（1）试验采场的采充过程中，FeV回采巷道2 865 m水平所受开挖扰动最大，最大位移达到2.3 cm，应力最大扰动幅度为11.34%，最大剪应力为1.27 MPa；（2）采充过程中，空区上方中心部分的Z方向应力会减小，应力向四周转移；空区上方中心位置剪应力无明显变化，剪应力在空区边缘变化明显；（3）在试验采场开采过程中，上部FeV矿体的2 880 m和2 895 m水平回采巷道处于稳定状态，建议矿山加快回采进度，实现强采强出，提高矿石回收率。     

某矿山地下开采对地表公路的影响分析

某矿山地下开采矿体在地表公路的保安矿柱范围内,为了确保公路的稳定性,采用Flac^3D软件的数值分析方式进行了开采影响分析,同时论证了采矿爆破振动对公路的影响。结果表明：-300 m中段矿体开采后,地表公路最大沉降为1.2 mm,地表x向倾斜值最大为0.185 mm/m,y向倾斜值最大为0.13 mm/m;地表x向曲率值最大为0.011×10^-3m^-1,y向曲率值最大为0.012×10^-3m^-1;地表x向水平变形最大值为0.15 mm/m,y向水平变形最大值为0.12 mm/m,均满足相关规范要求。采矿爆破时的地表质点振速小于规范规定的安全允许振速,采场爆破振动对地表影响很小。研究结果对该矿山深部开采提供了技术支撑。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

倾斜矿体采动与断层活化作用引起竖井变形的物理模型试验

倾斜矿体开采引起的地表变形与断层活化问题给矿山工程带来重大隐患,如竖井破坏。为了研究倾斜矿体采动及断层活化作用下竖井的变形破坏规律,引入一种软材料小模型物理模拟方法,对不同倾斜角度矿体、不同倾角断层下的模型进行开挖试验。结果表明:该方法能够较好地模拟典型的工程地质现象;在试验工况下,矿体倾斜角度不同,则自重应力场中的竖井受到采动影响的程度不同;处于开挖区上方的隐伏断层,倾角极缓时具有一定屏蔽垂直位移的作用,缓倾断层活化对水平位移的影响和陡倾断层活化对于垂直位移的影响具有某些相似性和对称性;倾角越接近45°,断层活化作用越强烈,对地表起伏度的影响越大,且竖井更有可能产生上部沉降、底部拱起的现象。     

大新锰矿复杂空区群三维数值模型构建方法及胶结充填治理研究

矿山岩土工程数值分析中研究复杂空区群三维数值模型构建方法对空区治理具有现实意义。为精确分析矿山地下工程围岩移动和应力变化规律,特别是不同采矿方法形成的复杂空区的稳定性和矿柱应力变化,提出了3DMine-Surfer-Rhino-ANSYS-FLAC3D多软件联合建模方法,解决了复杂空区群三维数值模型构建和大数量小尺寸矿房矿柱网格剖分问题。以广西大新锰矿矿体开采为案例,构建了留矿法与房柱法形成的采空区的三维数值模型,模拟分析空区的稳定性和决策胶结充填治理方案。研究结果表明：（1）大新锰矿留矿法开采的空区部分顶柱有垮落风险;（2）房柱法开采的空区部分矿柱变形大,有塑性破坏;（3）对于胶结充填留矿法的空区,隔一充一充填方案治理效果更好,在治理初期地表沉降更小。     

缓倾斜多层磷矿的采矿方法数值模拟研究

对云南省缓倾斜多层某磷矿提出了机械化房柱采矿法的研究,并通过对房柱法中点柱尺寸的选择进行了数值模拟,从岩体应力状态及塑性区分布结果分析得出,4.5m×4.5m的点矿柱稳定性具有可靠性。     

山东望儿山矿区浅部复采对井筒稳定性影响的数值模拟

根据望儿山矿区的工程地质与采矿条件,采用数值模拟的手段对浅部复采引起的岩体移动变形及其对竖井井筒的稳定性进行了研究。通过数值模型计算,指出复采过程中岩体应力场和位移场的变化规律,对充填与不充填开采2种条件下井筒的应力和位移变化进行了讨论。研究表明,地下开采破坏了矿岩原有的应力场平衡状态,地下空区形成后对竖井围岩的主应力场产生了较大的影响,在浅表部最大主应力较低,有些位置甚至为拉应力,容易导致竖井井壁发生破裂,不利于竖井的稳定。在对采空区进行充填后,竖井井壁围岩主应力基本为压应力,连续性好,稳定性得到了大大提高。此外,与不充填时相比,对空区进行充填后,竖井井壁位置的位移量大大减小,可见,空区充填对限制围岩移动,维护竖井的稳定起到了很大的作用,为了保障矿山安全生产,浅部矿体复采实施充填法开采是避免竖井变形破坏的有效措施。     

空间有限元数值模拟在边坡稳定分析中的应用

针对阜新海州露天矿非工作帮边坡岩体中的与边坡走向斜交的F东1断层附近岩体出现上盘上升、下盘下降的特殊变形，用空间有限元数值模拟法，对该区边坡的应力场、位移场和塑性区分布规律进行了计算分析．揭示了边坡岩体的变形机制；解释了开采对变形的影响及发展趋势；评价了整体边坡的稳定性．获得了与现场观测相一致的研究成果．     

深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法.