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。     

爆破动力荷载作用下大直径深孔采场凿岩硐室稳定性研究

条形矿柱对于大跨度VCR法采场凿岩硐室的稳定性具有重要作用。为探究爆破动力荷载作用对矿柱稳定性的影响,基于沙溪铜矿爆破振动测试,运用FLAC3D动力计算对沙溪铜矿VCR采场上部硐室在条形矿柱宽度为5 m的情况下进行动力学模拟,爆破振动作用下凿岩硐室条形矿柱和顶板的位移、应力和塑性区结果表明,大规模爆破振动下5 m条形矿柱的凿岩硐室稳定性较好,为确保长时间安全作业,建议加强凿岩硐室条形矿柱两端和硐室顶板的支护工作。     

罗河铁矿凿岩硐室条柱开采扰动效应研究

针对罗河铁矿20联巷以北高阶段采场的凿岩硐室预留条柱大面积破坏现象,采用计算机数值模拟技术,分析了硐室支撑条柱的采场稳定性。结果表明:矿体拉应力主要位于采空区顶板处,压应力主要集中于中间条柱和两帮矿体处。左右硐室开采扰动后岩体的最大主应力值随着y轴的延伸而逐渐变化,后续的开采活动产生了明显应力扰动。     

大跨度破碎顶板支护方案数值模拟分析及工程应用

为了解决金厂河多金属矿大跨度连续破碎顶板的支护技术难题，开展了矿区岩石力学试验和工程地质调查，获得了大直径深孔采场顶板的岩体质量分级。通过建立矿山典型开采区域的三维数值模型，开展了三种支护方案的数值模拟分析，确定了切顶硐室的“护顶矿壁+点柱”顶部结构布置形式和锚索—锚杆联合支护方案。结合现场应用表明，顶板区域支护后应力值比未支护时降低61.6%，顶板位移量降低了59.4%，大幅度提高了破碎顶板的安全性，保障了矿山安全高效回采，可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。     

基于霍克-布朗破坏准则的采场空区稳定性分析

使用FLAC3D有限差分软件对安庆铜矿5#柱采场空区进行稳定性分析.结果与回采爆破临近结束时实际发生的矿岩变形破坏状况较为吻合.岩体变形破坏主要集中在空区上部对应的凿岩硐室顶板及大理岩薄板处.分析结果对制定合理有效的支护措施、保证空区稳定提供了参考.     

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。     

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...     

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。     

紫金山深部铜矿采场结构参数研究

以紫金山深部铜矿采场为背景,运用多种理论对采场及凿岩硐室的主要结构参数进行计算。借助ANSYS软件进行仿真分析,验证了理论计算所得参数的合理性,模拟结果表明,采用"隔三采一"的回采方式,同时凿岩硐室采取直接布置方式,能够最大程度保证凿岩及回采过程的安全开展。     

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。     

采场顶板锚索锚杆联合支护加固效果模拟分析

工程岩体质量等级为III级和IV级的采场顶板,因其岩体破坏特点和破坏程度不同,需采取不同强度的支护方案。针对不同岩体质量等级采场顶板初选的锚索锚杆联合支护技术参数,建立数值分析模型并选取若干关键位置监测点,对模拟开采过程中的变形量、应力值、塑性区范围等进行实时监测,以反应采场顶板锚索锚杆联合支护技术方案的加固效果。通过数值模拟计算对采场顶板支护前后相关监测参数对比分析,结果表明：采场顶板区域支护后拉应力值比未支护时降低约35%,支护作业最大可降低顶板位移量48.3%,支护后顶板塑性区范围明显减少。锚索锚杆联合支护可大幅提高采场顶板的安全性,较好控制顶板应力值和位移量,保障采场内作业安全。研究结果可为类似矿山采场顶板支护方案选择和加固效果评价提供指导。     

两步回采大跨度采场稳定性模拟分析及其控制

采场跨度是采场结构参数的关键指标,直接影响回采空区的安全性和生产作业技术经济指标。针对某磷矿试验盘区采用两步回采大跨度采场方案,进行一步跨度4.5 m扩大到二步9 m时采矿过程中的采场稳定性研究,采用数值模拟的方法,从大跨度采场的应力、支护体受力等方面对采场空区的地压演变及稳固性进行了分析。模拟结果表明:采用锚索支护顶板能够保证大跨度采场的安全回采。同时,为国内外类似条件下矿体的开采提供了借鉴。     

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。     

露天转地下开采顶板安全性分析

露天转地下开采的顶板隔离层是控制采场回采的关键参数。以华联矿业南平硐开采的37-5～#采场为试验对象,建立采场计算的数值模型,分析获得了采场的位移和塑性区规律,提出了采场顶板锚杆支护的安全控制措施,降低了采场的顶板变形,消除了顶板隔离层的塑性区贯通隐患。     

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。     

金渠金矿采矿方法沿革及优化

金渠金矿有扩大采选能力的空间和需求。为此,用优选法进行采矿方法选择;用数值模拟法优化采场结构参数;用正交试验法优化凿岩爆破参数。同时采用分段采准分层回采工艺;预留点柱支撑顶板,局部采用长锚索和锚杆支护,并用光面爆破减少顶板的破坏,用水准测量动态地监测顶板的下沉量。对采矿方法研究的投入,使采区机械化上向分层充填采矿法得以成功使用,取得损失率为5.68%、贫化率为12.15%,直接成本为19.07元/t的技术经济指标,把采区综合生产能力提高到500 t/d,     

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.     

双轨防水闸门硐室设计及支护技术研究

针对高压单轨防水闸门硐室不适宜双轨运输巷的情况,以裴沟矿-300水平轨道巷防水闸门硐室为研究对象,采用理论计算、数值模拟及现场试验相结合的方法,选取防水闸门硐室主要参数,模拟出-300水平轨道巷防水闸门硐室受采动影响时应力场、位移场及破坏区特征.提出双轨防水闸门硐室双壳支护技术,并进行现场工业性试验.采用KJ327-F型顶板离层监测系统对双壳支护条件下防水闸门硐室顶板活动规律监测结果表明,受32071工作面采动影响,-300轨道大巷防水闸门以帮部变形为主,防水闸门采用双壳支护有效控制了围岩强烈变形.     

上向分层回采采场稳定性数值模拟研究

根据凡口铅锌矿不同采场顶板围岩条件, 分别建立了典型采场模型Ⅰ(采场顶板为矿体)和模型Ⅱ(采场顶板为充填体), 采用有限元分别对两模型上向水平分层充填回采的整个过程进行了分步模拟, 获得了开挖过程中采场顶底板、侧壁的应力分布及位移变化情况, 对比分析了不同采场顶板围岩条件下分层开采对采场稳定性的影响。研究表明, 采场顶板为充填体的采场回采过程中应力、位移变化量均大于采场顶板为矿体的采场。因此, 为确保安全回采, 回采后期必须做好顶板支护工作。研究结果为优化采场结构参数和指导地压控制提供了可靠的理论依据。     

基于FLAC3D 的某铁矿采场结构参数优选

为提高矿山开采效率及开采过程中采场顶板的稳定性,利用FLAC3D 软件建立数值计算模型,模拟不同结构参数的采场分步骤、分层回采及充填过程,对采场顶板的受力变化情况进行研究分析,从而判断不同结构参数和不同的开采阶段采场顶板的稳定性情况。结果表明,一步骤回采时顶板的稳定性较好,二步骤回采过程中顶板稳定性较差,应加强对采场顶板的监测与支护工作;通过对不同采场宽度和上下分层高度的方案对比分析,得出了采场最优结构参数,进路宽度为5 m,上分层高度为3.5 m,下分层高度为4.5 m。结果为采场结构参数设计提供了理论依据。