基于CMS及DIMINE-FLAC~(3D)耦合技术的采空区稳定性分析与评价

在矿山安全生产建设中,对井下空区进行探测、对空区安全性及地表移动规律等进行分析评价,以及制定科学合理的空区处理方案非常重要,这对延长矿山现有资源的开采年限,为矿山的安全高效开采制定科学的开发利用方案具有重大的现实意义.应用空区探测系统(CavityMonitoringSystem,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DIMINE建立起了空区的三维形态模型,通过耦合方法实现在FLAC3D中生成能准确反映空区和围岩地质结构及岩性条件的数值模型,简化复杂空区稳定性计算的结果,并提高了准确性和可靠性.结果表明,使用地质模型转换的数值计算模型,对采空区稳定性进行了成功的模拟,并证明采用"地质-数值"耦合方法的方法对采空区稳定性研究是可行的.     

露天矿开采境界内下部复杂隐伏采空区上部稳定性研究

基于三道庄露天矿地下复杂采空区的调查资料,建立了复杂采空区的Surpac三维模型,将模型导入MIDAS三维有限元软件建立数值计算模型,最终导入FLAC软件进行计算。根据数值计算结果,从应力和位移的角度,同时考虑被分析空区与邻近空区之间的相互影响作用,分析研究了开采境界下空区的稳定性状态,对矿山实际生产具有一定指导意义。     

某实测采空区的稳定性综合分析

为了获得更可靠的采空区稳定性分析数据,采用三维激光探测仪对某采空区进行探测,准确地获取了空区的三维形态及分布状况,并结合三维矿业软件Surpac建立了空区的实际模型。在此基础上,通过耦合技术用FLAC^3D对其进行力学模型的数值分析,最后结合现场布设的光弹应力计监测结果与数值模拟进行比对,两者结合起来对该空区稳定性进行综合的分析与评价,为矿山后续安全生产和管理提供科学的理论依据。     

基于C-ALS采空区探测及三维建模技术研究

由于传统的采空区探测方法只能局限于二维探测,难以精确获得采空区的三维空间形态.运用C-ALS空区精密探测系统对某矿采空区进行现场探测,在此基础上,用Sur-pac三维建模软件构建采空区的三维可视化模型,准确得到该采空区的三维空间信息,精确计算出该空区的体积和暴露面积,为矿山技术人员对空区的后续分析和处理提供了可靠的理论依据.     

五道岭钼矿大规模采空区群失稳复活的数值模拟

五道岭钼矿由于无序开采形成了大规模的采空区群,先后造成了3次大规模的地压活动,大量矿柱失稳破坏。根据现场复杂采空区群的几何形态,建立矿山遗留空区三维数值模型。利用MIDAS对上部采空区及隔离带的应力、位移和塑性区分布特征进行了数值模拟。数值结果表明：五道岭钼矿大规模采空区群必须进行充填处理,否则,极有可能出现失稳复活现象。     

五道岭钼矿大规模采空区群失稳复活的数值模拟

五道岭钼矿由于无序开采形成了大规模的采空区群,先后造成了3次大规模的地压活动,大量矿柱失稳破坏。根据现场复杂采空区群的几何形态,建立矿山遗留空区三维数值模型。利用MIDAS对上部采空区及隔离带的应力、位移和塑性区分布特征进行了数值模拟。数值结果表明：五道岭钼矿大规模采空区群必须进行充填处理,否则,极有可能出现失稳复活现象。     

某矿山多层采空区群稳定性的FLAC3D数值分析

为评价某矿山采空区群的稳定性,应用有限元FLAC3D软件对该矿体及复杂多层采空区群三维数值模型进行了模拟分析.选取相邻空间区间顶板厚度小于30 m和顶板跨度较大的空区群作为研究对象,对多层采空区的应力分布和塑性区(结构塑性强度破坏方面)以及采空区顶板中点位移监控(变形控制方面)进行了研究,并根据研究结果对矿体所有采空区进行了稳定性分类,为后续采空区治理提供了可靠的依据.     

三维激光扫描仪在矿山采空区探测中的应用

我国金属矿资源贫矿多、富矿少、埋藏深,持续开采后形成了大量采空区。为全面掌握矿山采空区形态、边界和空区体积,采用三维激光扫描仪对某地下矿山采空区进行空间扫描,通过对扫描数据进行处理,搭建空区模型,可清晰掌握空区体积、边界及内部形态,将模型计算结果与矿山采空区统计数据对比,数据误差值最大为2.4%,最小为0.7%,计算结果验证了三维激光扫描仪在矿山空区探测的适用性,可为空区治理及管理提供技术支撑。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

CMS实测地下矿采空区建模及稳定性分析研究*

传统的采空区稳定性分析建立的数值分析模型,对空区的形状进行过多的简化,使得建立的空区模型过于简单,稳定性分析的结果可靠性较差。借助三维激光空区监测系统对地下矿山采空区进行三维扫描,精确的获取激光头到空区边界的距离。将全站仪测量的定位点坐标输入到CMSposprocess处理软件,将生成的数据输入到矿业工程软件3Dmine中建立起空区的实际赋存模型。研究用VC++编写出可以将3Dmine软件输出的块体质心点坐标直接导入有限差分软件FLAC3D中的应用程序,从而建立起空区力学模型,形成从实测模型到力学计算模型的新方法,大大提高了采空区稳定性分析的准确性和可靠性。结合石人沟铁矿空区稳定性分析工程实践,对石人沟铁矿-60 m水平南区空区进行静力计算,分析空区稳定性,获得了良好效果。     

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。     

基于3DEC的采空区稳定性分析

针对湖北三鑫公司金铜矿山调查采空区和变形、应力、破坏区及采空区周围的稳定性,并定位采空区的位置。根据地层信息、地质构造、采空区、溶洞、地应力测量和完整的岩石和间断界面的地质力学性能,利用3DEC软件建立三维数值模型,加载采空区周围的应力和变形条件以及岩体有限大小的连续性和相当复杂的三维地质进行了模拟。结果表明,该地区可以有拉伸或剪切的失败和高变形。在AGI实测基础上,利用3DEC数值模拟,通过预测结果与实际沉陷情况的比较,验证3DEC系统在开采沉陷预测中的适用性,证明其能较好地反映开采沉陷实际情况。     

复杂空区群影响下矿山边坡稳定性数值模拟

以河北某金矿多年开采形成的复杂空区群为背景,利用FLAC3D建立三维计算模型,研究空区群影响下的露天开采边坡稳定性,选取典型剖面计算了边坡稳定安全系数。结果表明：空区的存在对边坡的整体稳定性影响不大,但靠近边坡边帮的空区可能引起边坡的局部失稳;空区经废石非胶结充填方式处理后,边坡安全系数能显著提高,稳定性有明显改善。该研究方法可供类似矿山借鉴。     

下伏采空区拟建水库的FLAC~(3D)稳定性分析

某矿山采空区上方拟建一酸性水库,为了论证其可行性,根据采场中段平面图和上部地形图,采用SURPAC三维矿业软件建立采空区及地表三维模型,划分成块体后,利用SURPAC-FLAC3D接口程序导入FLAC3D生成计算模型后进行计算分析,并对库区稳定性进行评价。通过数值模拟分析可知,在现有情况下,采空区上部地表最大沉降量约为9.5 mm,在拟建水库蓄水后,地表新增沉降量约7.1 mm。模拟结果表明:现有采空区是稳定的,在拟建水库蓄水后,采空区上部地表沉降量在建筑物允许的沉降范围内,为拟建水库的可行性提供了理论依据。为分析爆破振动对库区影响,对爆破振动进行现场测试,得到振动最大合成速度均在质点允许振动速度安全范围内,爆破振动对拟建水库安全性并无明显影响;并在此基础上提出了一些建议措施。     

深部空区群作用下小厂坝铅锌矿岩爆危险性评估及安全回采技术研究

小厂坝铅锌矿矿井采深大,空区群分布范围广,导致岩爆经常发生,因此岩爆成为制约该矿井安全高效生产的重要因素。依据矿井实际地质与生产条件,利用有限差分软件FLAC3D建立数值分析模型,对各岩体应力状态进行研究,评估并划分岩爆区域与等级。并对开采方式和矿房布置形式展开研究,优选出最佳开采方式和矿房布置形式,减少应力集中,避免岩爆发生。     

地采矿山转露采的开采程式研究

为了回收原地采矿山遗留的隐患资源,建立了完善的地采矿山转露天开采方法体系,指导地采矿山转露天开采的平稳转型。针对采场下方存在原地采留下的采空区,露天开采前对存在较大安全隐患的大型空区和空区群进行前期集中治理以实现宏观露天开采环境再造,开采中对影响施工安全的局部区域的小空区和盲空区进行综合探测分析和崩落爆破处理以实现微观采场作业条件再造。并总结了地下开采转露天开采矿山生产组织和现场管理的要点,为实现地下开采转露天开采矿山空区治理与露天开采施工协同作业奠定基础。     

高分辨率地震勘探对煤矿采空区的圈定

山西寿阳潞阳长榆河煤业有限公司煤矿为整合矿井,存在煤层开采年代间隔久远,剩余储量呈不规则分布,采空范围大,煤层多、埋藏较浅等特点。通过生产前详细的试验和认真的野外资料采集工作及科学合理的数据处理和资料解释工作,对未采地段的地质构造和采空区的范围进行了解释,取得了丰硕的地质成果。     

基于CMS精密探测的采场贫化损失计算方法

采矿损失率和矿石贫化率是表征矿山企业采矿技术和管理水平的重要指标。针对传统贫化损失测定方法工作量大，操作困难及测定数据不准确的实际问题，提出了一种新型的基于CMS精密探测的采场贫化损失的计算方法。介绍了CMS的工作原理及其对采空区的探测过程，阐明了基于CMS精密探测的采场贫化与损失计算的具体方法。以冬瓜山铜矿采场空区精密探测为实例，运用矿山三维设计软件Surpac，创建采空区、采场设计单元及底部结构等三维模型，并通过模型间的布尔运算，准确获得了探测采空区的实际边界和体积，以及实际采矿过程中的超挖量、欠挖量及采场空区内的存留矿量，从而较为准确地计算出采场的贫化率和损失率。     

3D激光探测系统在采空区测量中的精度评价

利用3D激光探测技术(CMS)采集矿山地下三维数据,不但可以精确获取空区的空间几何参数,如长度、面积、体积、围岩及顶板的变形和变化关系,还大大提高了空区数据采集的安全性和效率,为空区安全评价与治理以及矿柱回采设计提供数据。3D激光探测技术作为一项高新技术应用于矿山,其使用方法有一定的特殊性。本文在介绍CMS空区扫描测量原理基础上,详细讨论了CMS空区扫描测量的内、外部精度评定的方法,并得出相应的结果。