基于BM和IBM的地下空区顶板安全厚度确定

针对似层矿开采的特点,以卡房分矿I-9采空区为工程实例,将地下空区顶板视为梁模型、改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明：顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对项板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,对比梁模型计算的结果,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。     

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。     

崩落法转阶段嗣后充填法采场稳定性分析

借助修正后的RMR方法对和睦山铁矿工程岩体进行了分级.分别采用厚跨比法、结构力学梁理论以及普氏拱理论对矿柱进行了研究,获得了嗣后采场破坏模型以及采场失稳演化过程.分析了采场尺寸、矿岩坚固性系数、抗拉强度以及内摩擦角对崩落法转阶段嗣后充填法采场稳定性的影响.通过极限平衡法建立了阶段嗣后充填法矿柱安全系数方程.研究结果表明:矿岩的坚固性系数和抗拉强度对顶板临界厚度影响明显;矿岩的内聚力对矿柱的安全系数影响最为显著.最后将上述结果应用到和睦山铁矿嗣后采场稳定性分析中,得到了块矿地带的采场顶板临界厚度和矿柱安全系数,并从理论角度分析19#矿房跨塌的原因.      

金属矿山深部采场稳定性分析与结构参数优化

稳定的采场是金属矿山深部安全开采的关键。针对云南某矿的工程地质条件和矿体赋存特征,采用Mathew法对采场极限暴露面积进行理论计算,得到采场长度为30 m和40 m时,采场极限暴露面积分别为600 m2和684 m2,运用2种数值建模法对理论计算结果进行模拟验证,模拟结果表明采场极限暴露面积介于600～700 m2之间。研究结果表明,结合理论计算和数值模拟方法,能够在保障矿山安全开采的情况下合理确定最优采场结构参数。对2种数值建模模拟法进行对比可知,与常规建模数值模拟法相比,简化建模数值模拟法表现出明显的优势。     

基于FLAC~(2D)的空场嗣后充填法采场结构参数优化

为了探明缓倾斜中厚矿体空场嗣后充填法在不同采场结构参数及不同回采阶段的采场稳定性,引进FLAC2D软件对采场宽度分别为32m、36m及40m时在三种回采阶段的应力、位移和塑性区分布规律进行二维数值模拟。结果表明,充填体理想弹塑性本构模型及矿岩应变软化本构模型适用于矽卡岩矿体,不同开采扰动及矿房跨度条件下采场稳定性不同,当采场沿走向宽度36m以下时最大主应力、最小主应力、塑性区分布及顶板竖直位移在安全范围之内。优化后的采场结构参数为采场沿走向宽度36m,其中矿房31m、间柱5m,实践证明该方案在安全性及经济性上能满足生产要求。     

不同采场凿岩硐室跨度与岩性关系研究

深孔爆破开采容易产生岩体片帮与超采问题,导致采场跨度变大,影响采场稳定性。基于现代仿真技术对不同采场跨度下的地压显现进行了数值模拟,对比分析不同开采跨度下硐室顶板应力、位移、塑性区分布情况,探讨不同采场跨度与岩性的内在关联。研究表明:不同跨度矿柱水平位移变化不明显,随跨度的增加,顶板拉应力与沉降均增大,采场跨度增加,将导致顶板安全风险逐步增大。不同开采跨度下采场地压显现规律的研究具有一定的指导意义,可为工程实践中优化设计提供参考。     

用有限元法研究采场顶板的应力分布和稳定性

本文介绍用二维有限元的应力分析方法,研究锡矿山南矿河床八九中段采场上复岩层的应力分布状态和直接顶板岩层的稳定性.计算中所采用的岩石物理力学性质是采用实验室测定的结果.在计算过程中,首先求解开采前岩体的重力应力场,然后再求出开采过程所引起的采场上部的应力分布状态,最后引入一个安全系数概念评价直接顶板的稳定性;提出了安全开采跨度和开采对顶板岩层应力场的扰动范围.     

基于Flac3D的某矿山开采方案优选及应用

为保证某矿山安全、高效开采，根据该矿山矿体开采技术条件及矿岩物理力学性质，应用Flac^3D软件分别对4种开采方案不同采场结构参数进行数值模拟分析，结果表明：开采1 235 m标高以上矿体时，采用采场矿房长40 m,矿房间留2 m连续间柱，顶、底柱2 m的采场结构参数效果最优；开采1 235 m标高以下矿体时，采用充填采矿法最优；符合矿山“安全、高效、低成本、低贫损”的开采理念。研究成果可为该矿山的安全生产提供理论性指导。     

基于围岩应力测量的矿块结构参数优化

曹家洼金矿Ⅱ号矿体307、308采场顶板曾发生垮塌,为了掌握该矿体开采过程中的围岩应力及地压显现特点,采用应力解除法并辅以顶板下沉观测和矿柱外形观察的方式,结果表明采场长度达35m时,开始出现拉应力,并随长度的增加而增大;采场高度超过20m之后采场压力逐渐增长;顶板下沉量随采场跨度增大而增加,最大下沉量为8mm。开展采场围岩应力测量,其结果用以指导矿块设计和采场顶板控制收到了良好的安全、经济效果。     

某铜矿采空区开采过程的三维有限元数值模拟

基于现场地质调查和室内试验得到的矿岩力学参数,根据工程地质特点和开采技术条件,运用数值模拟软件建立了开采数值模型,对矿体开采过程进行了模拟分析,得到了开采每中段的应力、位移、安全率和塑性区的分布情况。结果表明,开采至十五中段时矿岩整体安全稳定,开采至十六中段时出现顶板冒落,至十七、十八中段时顶板冒落会越来越明显。建议采取措施来增强空区的安全性。