毛坪铅锌矿下向分层进路胶结充填采场结构参数优化

为探讨毛坪铅锌矿所采用的下向分层胶结充填采矿法采场结构参数的合理性,采用数值模拟手段对不同断面尺寸和不同埋藏深度的采场稳定性进行了计算,系统分析了充填体顶板及采场周边应力与塑性区等的变化规律。研究结果表明：随着进路跨度和采深的增加,进路四周拉应力值逐渐增大,当跨度超过5 m后,拉应力值已非常接近充填体抗拉强度;而当采深达到560 m时,拉应力范围几乎扩展到整个围岩,说明采场稳定性下降,存在拉破坏可能性。从本次计算情况看,在现有采深时（采深400~450 m）,进路最大跨度不宜超过5 m;而如果维持3.5 m的进路跨度持续向下开采,则适用的最大采深应在600 m左右,否则采场的稳定性难以得到有效保证。     

下向进路倾斜分层胶结充填体稳定性研究

下向进路胶结充填采矿法在我国金属矿山绿色开采中得到了广泛的应用。通过FLAC3D数值模拟软件研究了不同分层数目、分层角度、充填体厚度及采空区跨度高度比对充填体顶板稳定性的影响规律。研究结果表明：分层数目、分层角度及采空区跨度高度比均与充填体顶板下沉位移呈正相关关系,特别是当跨度高度比增至1.75时,2分层充填体顶板的最大位移达到了24.56 cm;充填体厚度与其下沉位移呈负相关关系;不同分层数目下,充填体顶板最大主应力均以压应力形式存在,且分层数目越多,压应力越大;随着分层角度及采空区跨度高度比的增大,顶板最大主应力逐渐由压应力转为拉应力,特别是当分层角度为10°时,2分层充填体顶板的最大拉应力达到了140 kPa;随着充填体顶板厚度的减小,顶板压应力集中区域逐渐由“半圆形”转为两头凸起、中间凹陷的“马鞍形”。研究结果可为下向进路充填开采的充填设计和应用提供参考。     

白象山铁矿“天窗”下部采场结构参数优化数值模拟研究

基于多孔介质流固耦合理论,以白象山铁矿下层局部疏干条件下的带压充填开采为原型,选取4线以北、7线以南"天窗"下部矿体的开采作为评价地质模型,建立了渗流条件下矿山"采场围岩系统"的三维数值模型。并根据正交试验设计的方法制定了不同采场跨度、进路宽度、分层开采高度和充填体类型的四因素三水平的9个采场结构参数开采模拟方案,选取顶板最大沉降量、顶板最大拉应力和顶板塑性区最大破坏高度作为评价采场顶板稳定性的指标,通过对不同方案模拟结果的分析,确定了各采场结构参数因素对顶板稳定性影响作用的大小以及合理的开采方案。     

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。     

下向进路稳定性影响因素敏感性分析

为了研究下向进路稳定性影响因素的敏感性,以顶板最大拉应力为指标,顶板安全系数为判据,采用正交设计方法设计试验,应用数值模拟方法进行求解计算,探索下向进路假底厚度、开采进路宽度、开采进路高度对采场顶板安全系数的影响程度,并通过现场工业试验对分析结果进行验证。结果表明,各因素对安全系数的敏感性顺序为:假底厚度进路宽度进路高度;假底厚度为关键因素,采场参数最优组合人工假底厚度为0.6m,进路宽度为2.5m,进路高度为3.5m,采场顶板揭露后混凝土整体性较好,铺设的钢筋未产生暴露,采场安全性好。     

大体积充填体下胶结充填法回采进路参数优化研究

为了提高金川二矿区深部下向进路式胶结充填法开采效率,针对大体积充填体下大断面进路生产的安全可行性问题,通过弹塑性理论和三角塌落拱理论计算充填体人工假顶均布荷载,并依据简支梁理论和薄板理论对深部850 m水平中段回采进路宽度进行理论计算,在现有回采进路参数基础上,设计了9组不同回采进路参数的试验。通过数值模拟,分析了各组参数下进路断面的应力、位移、平均屈服率变化特征和采场安全系数,以生产效率及开采安全为目标,得出金川二矿区深部大体积充填体下的胶结充填法回采进路宽度可增加至6 m、分层高度可增加至4.5 m。现场局部试验结果表明,增大参数后的进路顶板和两帮稳定性较好,能满足安全生产的需要。     

深部急倾斜厚大矿体采场宽度优化

针对高峰矿深部急倾斜厚大矿体采用机械化上向水平分层充填法时的采场宽度优化问题,运用数值分析软件FLAC3D对不同宽度条件下的采场进行开挖模拟,通过分析不同宽度条件下采场顶板最大拉应力和最大下沉位移的变化特征,得出了不同宽度下的采场稳定性情况。结果表明:相比采场宽度6 m和8 m,采场宽度10 m时顶板拉应力较大,容易发生拉伸破坏,采场稳定性差;顶板最大下沉位移与采场宽度正相关,但3种宽度下的顶板最大下沉位移均在允许范围(50 mm)之内。因此,采场宽度可取6 m和8 m,但为了高效回采,最适宜高峰矿深部急倾斜厚大矿体的采场宽度为8 m。     

基于FLAC3D的采矿方法优选及采场结构参数优化

为保证贵州簸箕田金矿复杂矿床安全、高效开采，利用FLAC3D数值模拟软件分别对3种采矿法(上向进路充填采矿法、上向水平分层充填采矿法、下向分层充填采矿法)不同采场结构参数进行了数字模拟分析。结果表明，采场高度3 m、宽度6 m的上向进路充填采矿法最优，更符合矿山开采安全、稳定、经济要求。研究成果对类似复杂矿山开采具有指导意义。     

缓倾斜磷矿条带充填法采场结构参数优化研究

为获得挑水河磷矿条带充填采矿法最优的采场结构参数,选取充填条带宽度、留空区条带宽度、盘区矿柱宽度等因素,进行了3因素3水平的正交模拟试验,利用FLAC3D软件进行数值模拟计算。选取顶板最大拉应力、充填体条带最大压应力、顶底板最大位移,充填体与盘区矿柱最大水平位移等指标综合评价分析,研究结果表明,挑水河缓倾斜磷矿条带充填法采场结构参数最优方案为充填体条带宽度10m,留空区条带宽度6m,盘区矿柱宽度20m。     

某矿上向水平分层充填采场控顶技术研究

采场跨度是影响上向水平分层充填采场回采结构及顶板稳定性的重要参数之一,合理确定其尺寸及支护方式不仅关系到人员作业安全,还关系到矿山经济指标等。通过采用Q系统分级法和能量释放理论,综合确定采场最大极限跨度并采用数值模拟方法对长锚索支护下的支护效果进行评价。现场应用结果表明:在最大采场跨度为15 m,并辅以合理参数的锚索支护时,顶板控制效果明显。     

充填体下顶底柱开采结构参数优化及工程应用

为了安全有效回收矿山充填体下顶底矿柱,提高资源利用率,本文结合顶底柱开采环境的特点,采用力学模型和数值模拟计算相结合,对留设残矿层的厚度、进路高度、进路宽度等不同参数下顶底开采顶板稳定性进行计算,分析开挖进路的安全系数、应力变化、塑性变形、沉降变形随着残矿层厚度、进路宽度、进路高度的改变而产生的变化规律。计算结果表明,留设残矿层时能有效吸收开挖进路上部荷载对其的作用能量,同时能均匀地将能量向下传递,使残矿层下方的充填体变形能分布变得均匀,塑性变形小;残矿层在吸收大量变形能之后,容易发生塑性变形,当残矿层厚度较小时会出现拱形贯通塑性变形区,造成采场顶板冒落;在留设残矿层时,开采进路宽度的大小对顶板主应力数值大小影响较大,且影响最大主应力超过矿体抗拉强度的范围。并将计算结果应用于工程实际,通过位移监测论证结果的合理性。综上分析,建议矿山充填体下顶底柱开采留设残矿层厚度为0.9m,开采进路宽度为2.5m,进路高度2.6m。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化北大核心

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的Mathews稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明:当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80 m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明:采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

基于拓展的Mathews稳定图法的采场结构参数优化

合理的采矿结构参数是保障金属矿地下开采的前提。为了优化缓倾斜破碎金矿体的采场结构参数,以采场稳定概率大于95%为目标,引进拓展的 Mathews 稳定图法来优化采场最大跨度和暴露面尺寸,并采用考虑岩梁自重的弹性力学简支梁等理论进行验证。结果表明,当采场长度80 m时,回采进路跨度小于4.36 m时即可保证采场不会破坏;当采场长度80m时,采场顶板跨度为4.3 m,采场上盘跨度为3.0 m,采场稳定概率能达到95%;优化后的上向进路充填法采场结构参数为3 m×3.5 m。现场工业试验表明,该采场结构参数条件下回采过程中采场顶板及围岩未发生垮落及剥落现象,采场稳定性良好。因此,基于拓展的Mathews稳定图法适用于缓倾斜破碎矿体的采场结构参数优化。     

张家洼铁矿崩落转充填采矿工艺及结构参数研究

随着绿色矿山理念的发展,崩落法矿山逐渐向充填法转型,隔离矿柱厚度和矿房参数对崩落转充填 后采场整体稳定性具有重要影响。针对张家洼铁矿无底柱分段崩落法转充填法问题,通过理论计算对隔离矿柱位 移进行求解获得保证下部充填采场稳定的隔离矿柱安全厚度。同时,利用 FLAC3D软件对不同矿房跨度和充填工 艺回采过程中的采场稳定性进行分析评价,确定最优采矿工艺和结构参数。研究表明：①12.5 m 厚隔离矿柱能够 满足过渡阶段采场稳定性;②15 m 矿房跨度顶板拉应力集中较大,且顶板位移显著增大,为了确保回采安全,优先 采用 10 m 矿房跨度,在顶板条件好的区域可以考虑采用 12 m 跨度;③采用 3 MPa、4 MPa 和 5 MPa 强度的人工假顶 均可保证下中段开采过程中采场稳定,因此可将 3 MPa 作为人工假顶的充填体强度标准;④阶段矿房内人工假顶 上部采用 1 MPa 充填体整体充填满足二步采充填体单侧揭露稳定要求,可降低原设计多次不同强度分层充填带来 的施工组织难度。     

上盘进路下盘分层充填采矿法开采稳定性分析

针对新立矿区海下开采的特征,采用上盘进路下盘分层充填采矿法开采,进路灰砂比为1:4,分层采场灰砂比为1:8,通过分析矿区垂直应力分布、弹塑性范围的特征,与传统的分层充填法对比,提高了顶板接顶率和充填体强度,上盘围岩位移量减小32%,有效预防了海下开采溃井事故的发生。     

软弱围岩下某中厚及厚大矿体采矿方法研究

某矿区位于湖区水体下,主要为金铜矿,且矿石品位较高,矿体属于软弱围岩下的中厚及厚大矿体,且顶板围岩稳固性较差。结合矿体具体的赋存条件及现有的开采技术条件,采用数值模拟软件FLAC^3D对机械化分段中深孔落矿嗣后阶段充填采矿法、浅孔留矿嗣后充填法、上向水平分层充填法3种采矿方法进行了采场参数研究。通过对6种模拟回采过程中的围岩应力和位移比较,初步确定采场宽度、长度参数分别为14 m、40 m;以初步确定的采场参数为基础,通过最大与最小主应力、顶板与矿柱位移最终确定出3种采矿方法对应的采场宽度均为14 m、长度分别为40、40、42 m;并且随时监测顶板及矿柱的应力、岩移情况,加强顶板管理,及时充填。最后提出下阶段的主要工作是确定合理充填体强度及充填材料。     

基于FLAC~(3D)的采场结构参数优选及支护措施

运用FLAC~(3D)数值模拟软件对鲁中矿业崩落法转充填法的采场稳定性进行研究。对采场宽度进行模拟分析,得出最优宽度为12～13 m。通过对采场顶板进路进行不同强度的支护研究,对不同岩性进行分级,划分为4种支护方式,以维护采场和巷道的安全。     

上向水平分层进路充填采矿法在杜达铅锌矿的应用

杜达铅锌矿100 m中段矿体构造发育,厚度较大。为确保矿山安全高效回采作业,同时降低采矿贫化率和损失率,提高资源回收率,提出了上向水平分层进路充填采矿法。沿矿体走向划分盘区,盘区内自矿体下盘向上盘每隔4～6 m划分一个采场,采用间隔式进路回采结束后进行接顶充填,充填体养护后进行下一循环的回采工作。上向水平分层进路充填采矿法在杜达铅锌矿100 m中段成功应用,以进路为回采单元,缩小了采场暴露面积,控制了顶板,保证了作业人员和设备的安全,并且提高了采场生产能力,将损失率与贫化率降低到10%以内,提高了资源回收率,矿山经济效益显著提高。实践表明,上向水平分层进路充填采矿法是开采倾斜中厚破碎矿体的一种有效方法。     

用沙坝矿采场顶板稳定性模拟分析

贵州开磷矿业公司用沙坝矿主体为缓倾斜矿体,采用机械化盘区分段充填采矿法开采,通过研究采场跨度与顶板稳定性之间关系确保了作业人员安全和稳定生产.建立合理矿山开采力学模型后,对不同跨度采场在未支护方案下进行数值模拟分析表明,采场整体位移变化基本服从近对称分布;靠近开挖边界处围岩位移最大,距开挖边界越远,围岩位移越小,且移动方向均指向采空区;采场跨度在20m以内,采场顶板不发生破坏;当超过25m以上时,采场顶板出现较大拉应力,顶板开始发生破坏.     

采场结构参数及充填配比优化的FLAC3D数值模拟

为了保证矿山安全高效开采,通过分析影响采场稳定性关键因素及破坏机理,应用数值模拟法对二步矿柱在不同结构参数和两侧不同充填配比开采条件的稳定性进行分析,优选出安全高效的一步采场充填配比和二步采场的结构参数。采用FLAC3D数值模拟,计算和分析在开采过程中,不同结构参数和两侧不同充填配比的采场顶板的应力、应力分布区域面积及位移变化特征,得出各不同方案的采场顶板稳定情况。结果表明:采场受两侧充填体配比的影响较为明显,一步采场灰砂比由1∶6改变到1∶8时,对二步采场的稳定性影响较小;灰砂比小于1∶8和采场宽度大于18 m时,采场顶板的拉应力和位移的变化率逐渐变大,采场的稳定性迅速降低。因此,综合矿山生产安全、高效及成本考虑,建议一步采场充填配比为1∶8、二步采场的宽度为18 m。