盘区隔离矿柱回采顺序数值优化

为充分回收矿产资源、提高资源利用率,有效回收暂留盘区隔离矿柱是某大型铜矿必须考虑的一个重要问题。在保障首采区矿房、矿柱采场安全高效开采的同时,为了安全高效回收暂留的盘区隔离矿柱,需要确定合理的盘区隔离矿柱回采顺序。基于地下矿山卸压开采思想,结合矿山实践经验,确定了盘区隔离矿柱回采应该遵循的原则,提出了3种备选回采方案。采用数值模拟方法分析了盘区隔离矿柱不同开挖顺序下采场围岩的力学响应特性,优化了盘区隔离矿柱的回采顺序,为盘区隔离矿柱安全高效开采提供了技术支撑。     

大团山矿床盘区矿柱回采技术研究

随着-580m以上矿段即将开采完毕,为准备接续与合理利用资源,需要进行盘区矿柱回采技术研究。针对Ⅳ号盘区31A和35勘探线处宽度均为30m的储量丰富且利用价值高的矿柱,通过理论分析与数值模拟,确定35~#矿柱从-490m往下开始回采宽度不超过23m,31 A~#矿柱在Ⅲ盘区充填前的回采宽度为10m,采用1:6~1:10胶结充填后回采两边各留5m厚矿体的回采方案。从现场的效果来看,矿柱回采后应力及位移均在安全范围,开采区域应力条件良好,无明显的围岩开裂及垮冒等发生,该开采方案对盘区矿柱的回收起到了重要作用。     

大红山铜矿矿柱回采数值模拟研究

根据大红山铜矿实际情况,采用有限元数值软件对3种矿柱回采方案进行了数值模拟,以寻求最佳回采方案。结果表明,在留有矿柱支持顶板的情况下,安全系数相对较高,考虑回收率等因素,采用方案三进行回采是比较合理的。为该矿安全高效回采矿柱资源提供技术支持。     

矿山隔离矿柱回采稳定性分析及开采方案研究

冬瓜山铜矿在进行完大规模1步骤矿房回采和2步骤矿柱回采后,形成了大量的采空区和充填采场,致使岩体应力分布十分复杂,盘区隔离矿柱的回采条件已发生根本性改变。通过对开采状态的调研分析,以52-54线隔离矿柱为例,提出了2种隔离矿柱回采方案,从开采难度、矿石回收率、采切工程量等方面进行了对比分析,并结合数值模拟软件FLAC^3D对2种矿柱回采方案进行了模拟。模拟分析显示：方案1隔离矿柱在回采过程中侧壁出现了较大的位移,容易形成侧壁垮塌,并且其塑性区面积较大;方案2在隔离矿柱回采后,采场侧壁位移很小,对于在回采过程中出现的应力集中区域,减小矿房跨度,避免矿壁受到进一步破坏,回采作业对围岩的影响最小。通过综合比较,认为方案2较为合理,为可行性较高的方案。     

盘区隔离矿柱开采方法研究与实践

针对冬瓜山铜矿盘区开采遗留大量隔离矿柱,回收率不高的问题,提出由中间厚大部位向两翼退采回收盘区矿柱的采矿方法。为保证该方法实施的安全性,对隔离矿柱开采的影响因素进行分析,并结合隔离矿柱赋存条件、采空区充填情况、盘区开采超界情况、以及现场地压监测结果,提出利用现有装备和生产条件进行连续退采,并根据底部结构采用不同的出矿运输方式。已回采隔离矿柱33.1万t,矿柱回收率达到58%,且开采过程中地压活动处于可控范围以内,实践证明这种隔离矿柱回采方法经济且安全。     

基于尖点突变理论的大团山矿床盘区顶板-矿柱稳定性分析

铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研究盘区顶板-矿柱系统的稳定性,为大团山矿床的矿柱回采方案评价探索了实用的评估技术。     

基于尖点突变理论的大团山矿床盘区顶板-矿柱稳定性分析

铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研究盘区顶板-矿柱系统的稳定性,为大团山矿床的矿柱回采方案评价探索了实用的评估技术。     

矿柱抽采与采空区综合治理技术研究

以太白黄金矿矿柱回采及采空区处理为研究对象,通过FLAC~(3D)对矿柱回采稳定性进行数值模拟分析,研究矿柱回采顺序及回采方案,建立空区分布模型,通过技术经济分析和空区处理方案的数值模拟,确定了矿柱抽采的优化方案及采空区处理的安全措施,并在实际生产应用中成功回采矿柱矿石12.25万t,为矿山带来了较好的经济效益和社会效益。     

盘区矿柱回收与充填体稳定性的数值模拟研究

盘区隔离矿柱回采的核心问题是能否在矿柱回采过程中保证顶板和两侧充填体的稳定性。 针对龙桥 铁矿充填成本高、盘区矿柱占有储量大等问题,提出了全部回收和部分回收 2 种盘区矿柱回收方案。 根据矿山实际地 质和具体实践资料,建立了三维计算模型,利用 FLAC3D 软件对 2 种回收方案进行了计算,通过分析和比较采场围岩 变形、塑性区及应力状态,确定了合理的回收方案。 计算结果表明:全部回收盘区矿柱会造成采场大范围的破坏,难以 实现回采目标;部分回收即留设部分矿柱作为永久矿柱承载,可以基本确保采场的稳定性。 研究结论可以使龙桥矿 矿柱回收率达到 64. 3%,也可供同类型矿山作为参考设计依据。     

某金矿矿柱回采方案选择

某金矿前期生产遗留下大量的矿柱未予处理,而且形成的采空区形态极为复杂,严重威胁着矿山的安全生产。为消除空区安全隐患和更多的回收资源,针对目前矿柱和空区的赋存状态和特点,通过多方案比较,确定了安全合理的矿柱回采方案,以期达到安全、经济回收矿柱资源的目的。     

深部倾斜煤层综放孤岛工作面高应力集中区煤柱留设技术研究

庞庞塔矿5 107作为一个孤岛综放工作面，回采难度很大。如何既能安全回采又能最大的回收资源是需要解决的问题，庞庞塔矿进行了专项煤柱留设技术研究。通过对围岩强度测试，用理论分析和数值模拟的方式确定了煤柱尺寸，达到了回采要求，多回采煤炭资源22 万t。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

特厚煤层区段煤柱合理宽度研究及巷道支护优化

合理宽度的留设是特厚煤层区段煤柱能否安全高效开采的关键。为了提高资源回采率，以韩家洼煤矿特厚煤层综放开采面为工程背景，对区段煤柱合理留设宽度进行了研究。通过现场观测调研，揭示了巷道在原支护方案下的变形特征和机理，运用稳定核区理论和极限平衡理论对特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度进行了计算；并通过FLAC3D软件分别构建了三种区段煤柱宽度方案，从应力演化与塑性区扩展的角度进行数值模拟综合对比分析，从而优化确定合理区段煤柱尺寸为12 m；根据22401工作面的地质和生产条件，以提高煤炭的资源回收率为首要经济需求，以控制围岩变形、位移和裂隙发展为主要工程内涵，以积极主动地保持围岩的整体性为主要技术目标，基于工程类比的方法，采用非对称“锚杆+钢带+钢筋带+锚索”的联合支护技术。该研究成果可为类似条件煤矿区段煤柱留设提供参考和借鉴。     

大规模充填体下保安矿柱规划及矿体回采顺序研究

针对某金属矿长期处于大规模充填体下开采的现状,对-300 m各盘区回采期间的稳定性进行了数值模拟,分析不同方案的采场开采过程中顶板应力、位移等指标的变化规律,并综合分析比较了各方案的回采安全性与经济效益。分析结果表明：将E101采场作为永久性连续盘区时,回采至中期采场顶板处产生1.14 MPa的最大拉应力和75 mm的最大位移;开采后期采场顶板处产生2.30 MPa的最大拉应力和92 mm的最大位移;开采后期采场顶板的抗拉安全系数为1.53;整个顶板岩体稳定性较好,确定将E101作为盘区永久矿柱。根据盘区永久矿柱的位置,提出了4种盘区回采顺序,分析比较不同开采方案的顶板、直接顶板、矿壁及充填体稳定性,确定了从矿体中央连续永久盘区矿柱E101采场向两侧分盘区开采的回采顺序。     

长壁机械化掘巷充填采煤围岩结构稳定性及运移规律

为解决西部生态脆弱矿区煤炭开采率低、采后环境易破坏等难题,提出了一种长壁机械化掘巷充填采煤方法。在系统阐述该技术方法的巷道布置与充填采煤工艺的基础上,分析了该技术的难点与关键。基于长壁掘巷充填采煤岩层移动特征,建立了长壁掘巷充填开采采场力学模型,推导出了采场顶板下沉方程与煤柱承受载荷计算公式,并结合极限强度理论,提出了煤柱失稳判据。以陕西榆林常兴煤矿3101工作面掘巷充填采煤为工程案例,通过充填体材料力学特性测试,优化设计了掘巷充填采煤开采方案。采用3DEC数值模拟软件对掘巷充填采煤上覆延安组层间裂隙承压水隔水层与第四系松散层孔隙潜水隔水层移动特征及稳定性进行了分析,现场应用案例表明,该技术可有效控制工作面围岩结构稳定性与上覆隔水层岩层移动,提高煤炭资源回收率,可为西部生态脆弱矿区煤炭资源开采与环境保护协调发展提供借鉴。     

基于ANSYS数值模拟的人工假底设计与安全性分析

为了实现白象山矿区的顶底柱安全回采，有效提高资源的回收利用率，通过“薄板”力学模型下的力学分析及Ansys有限元数值模拟对不同参数条件下白象山矿区人工假底构筑工艺进行了优选。分析了3种不同人工假底构筑材料分别在不同假底布置厚度与不同回采率情况下人工假底的力学及位移参数。并结合安全系数方法对44种模型进行了安全稳定性评价分析。结果显示：在保证开采经济最优化原则条件下，得到了安全可行、经济最优的人工假底构筑工艺，即采用2.0 MPa充填体材料构筑2.5 m厚人工假底，隔一采一间隔回采，可以保证50%顶底柱回收安全。本研究成果可直接指导工程设计与施工。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

缓倾斜中厚矿体高效采矿方法研究

以新疆哈密黄土坡铜锌矿为研究对象,针对矿山一期开采中存在的损失、贫化率较高,通风条件差等问题,提出了采用二步骤采矿法开采深部矿产资源的新方案。即矿块垂直矿体走向布置（矿体厚度≥10 m）,将矿块划分为矿房和矿柱,分为二个步骤进行回采,第一步先采矿房,第二步后采矿柱。开采矿房时,采用分段矿房法回采,阶段嗣后充填;开采矿柱时,采用上向水平分层充填采矿法回采。基于FLAC3D对新方案的第二步骤开采过程进行了数值模拟,第二步骤的开采过程中顶板未出现冒落、垮塌等现象。同时经过一期及二期试验采场的工业试验验证,证明新方案具有工人工作集中、设备利用率高,矿房回采时顶板暴露面积较小、作业条件安全性较高,矿柱回采时损失极大减小、采矿成本适中等优点,其采矿回采率及贫化率分别为93.50%、7.69%,极大地提高了矿山的经济效益。     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。