破碎出矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了九顶山铜钼矿2 480 m水平201采场出矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制。研究结果表明,围岩条件不同的出矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

狮子山矿深部开采运输主巷的稳定性分析

高地应力条件下,巷道围岩应力基本上随埋深的增加呈线性增加。因此,巷道围岩的稳定性成为十分突出的问题。为了研究狮子山矿深部开采运输主巷道在高地应力作用下的稳定性,运用有限元分析软件ANSYS,建立狮子山运输主巷的计算模型,并进行了数值模拟分析。计算结果表明:高地压的情况下,巷道围岩可能出现塑形变形区域,主要集中在巷道上下左右中间及拐角应力集中区域,非矿体部分等效应变最大值1.895×e~(-3),矿体部位最大值0.961×e~(-3),变形区域在合理范围内,故巷道壁面及拐角处应成为重点支护部位。     

陈耳金矿原岩应力测量及分布规律模拟研究

原岩应力是影响地下采矿工程稳定性的重要因素之一,是地下工程变形和破坏的根本作用力。针对陈耳金矿18坑1532盲竖井埋深超过1 000 m,井下各中段在进行巷道开挖过程中出现的岩爆现象,采用套孔应力解除法对井下6个测点进行原岩应力测量,获得了井下主原岩应力的大小及方向。分析了原岩应力分布的规律并采用Flac~(3D)数值模拟软件,模拟分析了陈耳金矿井下巷道在开挖过程中应力分布情况。结果表明,垂直最大主应力开挖时,巷道两帮的应力是沿最大主应力方向的2倍。为陈耳金矿井下巷道及采场布置、支护设计和动力灾害防治提供了科学依据。     

重叠矿段采动下的工程响应仿真与评价

重叠矿体开采的相互作用和响应规律是影响矿山开采安全的重要因素。以镜铁山桦树沟铜矿与上部铁矿体的重叠矿段为研究对象，采用3DMine-Midas-FLAC^3D耦合精细建模数值模拟技术，结合矿山实际工程和采充工序条件，建立了充填矿段铜矿体开采条件下的FeV矿体工程响应数值分析模型，获得了FeV矿体回采巷道等工程结构的位移和应力响应规律，对FeV矿体的开采进行了安全评价和分析。研究结果表明：（1）试验采场的采充过程中，FeV回采巷道2 865 m水平所受开挖扰动最大，最大位移达到2.3 cm，应力最大扰动幅度为11.34%，最大剪应力为1.27 MPa；（2）采充过程中，空区上方中心部分的Z方向应力会减小，应力向四周转移；空区上方中心位置剪应力无明显变化，剪应力在空区边缘变化明显；（3）在试验采场开采过程中，上部FeV矿体的2 880 m和2 895 m水平回采巷道处于稳定状态，建议矿山加快回采进度，实现强采强出，提高矿石回收率。     

诱导巷道的围岩松动破坏区数值研究

当前多数矿山已进入深部开采,而深部硬岩具有高储能、受扰动易破坏的特征,根据这些特点,在矿体中布置巷道诱导岩体破裂,为后续机械开采提供可能。以贵州开阳磷矿为工程背景,利用FLAC^3D软件模拟深部巷道开挖,研究断面形状、地应力水平和侧压系数对巷道开挖的影响,从而得出岩体的破裂规律。数值模拟结果表明：巷道断面形状对围岩变形影响较大,而矩形巷道周围岩体产生的位移和塑性破坏区均最大;巷道位移和塑性破坏区随应力水平的增加而增大;围岩破坏和位移随侧压系数的增大表现出先减小后增大的趋势。在高应力水平和高侧压系数下,采用矩形断面方式开挖巷道,围岩产生的位移和塑性破坏区最大,致裂效果最好,有利于机械切割回采。     

露天与地下巷道交汇处安全开采研究

探索确定井上和井下开采的爆破参数,使露天开采和地下开采同时进行而互不影响。尝试探索露天开采爆破对地下巷道影响的临界距离,使得露天开采能够顺利通过距离露采较近的地采主运输巷道上方,减少露采对地采运输主巷的影响,使露采和地采能够同时安全进行。     

脉内无固废精准开采采矿方法在嵩县山金的应用

嵩县山金北翼矿体走向长度短、平均厚度薄、矿体倾角小、地质品位低、岩石稳固性较差,采用盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法开采,采切工程投入大,成本费用高,安全投入及风险更大。针对该类矿体,提出了一种脉内无固废精准开采采矿方法,通过构筑人工假巷形成运输条件,人工架设钢溜井形成行人、放矿、通风、泄水条件,采矿工作完成后通过脉内悬吊1 m³铲运机完成机械化出矿及设备换层工作,采用分层充填采矿法充填采空区,提高回采效率。与原采矿方法进行技术经济对比,采用脉内无固废精准开采采矿方法经济效益更好,不需要布置分段巷、采场联巷等掘进工程,在工程投入方面可节约23.2万元,不产生掘进废石,实现了脉内无固废开采的目的。现场试验结果表明：该开采方法具有开采精度高、采（出）矿效率高、采矿损失贫化低、安全投入小、经济效益高等优点,推广前景较大。     

马兰矿迎采动掘进巷道围岩应力与支护研究

以马兰矿18504工作面回采及18506工作面回风顺槽掘进为工程背景,对迎采动掘进巷道围岩应力分布特点进行研究,针对性提出巷道围岩支护方案,使巷道围岩变形得到了有效控制,取得了良好的支护效果。     

矿山巷道地压形成机理及分布规律的研究

通过对国内外学者研究巷道地压问题论述的分析,总结出矿山巷道地压形成的一般机理,并运用数值分析软件和有限差分的基本原理,对半圆拱形巷道在一定的侧压系数条件下开挖前后围岩应力状态进行数值模拟与分析,总结出半圆拱形巷道开挖后围岩应力的分布规律。     

深部金属矿山卸压开采硐室设计及模拟效果分析

随着矿山开采由浅部逐渐转向深部,岩爆等地质灾害问题频发。根据一系列的岩爆预防和控制的相关研究,采用卸压开采可对岩爆易发区进行防控。以夏甸金矿为工程背景,针对夏甸金矿运输巷发生的岩爆现象,提出预先掘进卸压巷道来防控岩爆的方案,基于Flac3D数值模拟软件,模拟分析在巷道两侧实施预掘卸压巷道方案后,巷道围岩应力的分布情况和卸压效果。卸压后,应力集中区域明显减少,两帮的卸压效果最为明显,变形减小量可达17.6%,顶板变形减小量为8.5%。     

U钢管混凝土支架支护技术在金川矿山的应用

为解决金川矿区深部软岩巷道支护问题,引入了钢管混凝土支架支护技术。以金川二矿区1 000 m试验巷道为原型,在充分分析巷道工程地质条件及原支护条件下围岩的变形特征后,设计安装了现场监测设备,并利用FLAC3D数值模拟软件对比分析了3种支护条件下的巷道围岩变形情况。研究结果表明：（1）无支护条件下开挖巷道,巷道围岩最大变形量可达400 mm,围岩的顶底和两帮位移较大,巷道围岩塑性区分布范围为一个长轴半径为15 m、短轴半径为9 m的椭圆;（2）“锚网喷+U型钢拱架”联合支护条件下,巷道围岩最大位移量约为35 mm,较大位移出现在两帮处,顶、底位移受到较好的控制,巷道围岩塑性区分布较无支护条件下小很多;（3）“锚网喷+钢管混凝土支架”联合支护条件下,巷道围岩最大位移量为28.5 mm,相比于U型钢支护条件下减小约20%,围岩发生位移和塑性变形的范围也相对减小,巷道围岩更稳定;（4）通过对比数值模拟计算与现场监测结果可知,2种方法所得结果变化趋势相似,皆表现为钢管混凝土支架顶拱处的变形较稳定,数值上较两帮小,左、右两帮变形值较大,说明在1 000 m巷道所处地质条件下,钢管混凝土支架能有效地控制巷道位移,减小塑性区,但两帮处变形相对严重,应给予重点关注。     

金川二矿区地应力特征及其对巷道变形破坏的影响研究

随着地下工程建设不断向地球更深处发展,高地应力已成为影响深部巷道围岩稳定性的关键因素。针对金川二矿区高地应力问题,总结研究区地应力分布特征,采用离散元数值方法计算了3种不同地应力条件下巷道围岩的变形破坏过程。所得主要结论包括：（1）研究区地应力分布离散性较强,已测最大主应力多数为水平方向,但随着埋深的增加,竖直主应力逐渐接近水平主应力;（2）均质围岩巷道变形模式主要为顶板下沉和底鼓,变形主要依靠塑性流动,高地应力未改变巷道围岩变形模式,但加剧了其破坏程度;（3）在以水平地应力为主导的条件下开挖巷道,应加强顶、底板的支护,且塑性变形往往具有显著的时间效应,施工中应对巷道变形进行周期性监测。     

水口山铅锌矿11011底柱回采设计方案优化

水口山有色金属有限责任公司铅锌矿(以下简称水口山铅锌矿)于2003年破产重组,现阶段主要开采老鸦巢矿区的采空区残留矿体,开采条件比较复杂,地质资料缺失严重,生产状况紧张。本次设计的回采方案为11011采场端部的底柱,矿体回采时从十一中段平面往下布置采准工程;由于实际地质资料缺失严重,本次设计需要根据实际进度摸索式开展。现知矿体赋存状况良好,拟采用房柱法,巷道布置采用沿脉和穿脉联合联合巷道布置,出矿为在十一中段利用溜井溜至十二中段,放矿至矿车利用电机车集中出矿,利用六坑盲竖井运搬至九中段,再经电机车运输至二坑矿仓集中矿。     

矸石充填沿空留巷围岩控制效果评价

结合某矿工况条件,通过现场观测的分析,对顶底板移近量、两帮移近量、顶板离层量、矸石墙压缩量进行现场监测。分析结果表明:巷道在受一次采动影响时,顶底板最大移近量为150 mm,两帮最大移近量为80 mm;距离工作面30 m范围内时,巷道变形最为剧烈;30～60 m时,变形速度变慢;60 m之外,巷道基本稳定;围岩稳定性主要受到一次采动影响较大,二次采动有一定影响但在控制范围内,矸石充填沿空留巷取得了初步成功,工作面沿空留巷整体效果好。     

某地下矿山充填采矿数值模拟分析

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,对矿体开采和充填进行了模拟分析,得到了每中段的应力和位移场的分布情况.结果表明,充填可以有效抑制围岩的应力和变形,提高围岩或矿柱的承载能力,起到了稳定采场的作用.     

井下高应力膨胀破碎软岩巷道稳定性措施研究与应用

我国的金矿开采方式主要是地下开采,因此就要求在井下大量开掘巷道。要保证金矿的生产与建设,就一定要保证围岩的稳定以及巷道的畅通。随着经济的不断发展,开采的强度、广度、深度也在不断提升,巷道的地质条件也越来越复杂,松软、破碎围岩巷道及大断面巷道等复杂困难条件占得比重越来越大,显著增加了巷道支护难度。     

两翼工作面采动影响下采区大巷围岩变形破坏特征

与单翼采区相比,两翼工作面开采能提高煤炭资源开采效率和巷道利用率,然而两翼工作面先后回采对采区大巷具有多次采动影响,易导致采区大巷围岩变形加剧,甚至破裂。本文通过数值模拟、理论分析和现场实测等方法,研究了内蒙古利民煤矿I0309采区大巷在两翼工作面顺序采动影响下的应力分布及变化特征,分析了采区大巷围岩大变形机理,确定了I030901工作面停采线合理位置,研究结果对两翼工作面开采采区大巷的稳定维护具有重要的参考价值。     

龙门山矿区套孔应力解除法测定原岩应力

为优化龙门山矿区开采顺序和巷道设计,原岩应力测量非常必要。文中详细介绍了应用套孔应力解除法测定矿山原岩应力,对龙门山矿区原岩应力进行了实际测定,得到了矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律,结果显示：矿区原岩应力随深度增加而增大,水平应力为最大主应力,主应力方向与巷道走向基本一致,巷道设计合理。     

利用Kaiser效应测定矿山原岩应力

在矿山地下工程中，原岩应力是合理评价矿体开采过程中围岩稳定性的首要条件，是确定合理采场结构参数的基础条件之一。本文利用矿山已有巷道进行钻孔岩芯定向取样，在实验室进行声发射Kaiser效应的实验，获得矿区原岩应力。由于声发射效应实验测试方法具有简单、方便的优点，可大量进行，从而在矿山岩体应力测试及评价时可以普通推广应用。     

应用边界元法研究急倾斜脉状矿床开采中不同夹墙厚度条件下的应力与位移分布基本规律

地下矿床开采后围岩中的应力与位移分布规律是人们非常关心的问题。本文围绕急倾斜脉状矿床留矿法开采,以某钨矿为实例,结合钨矿的普遍特点,应用边界无法研究与编制了TEW-Ⅰ,TEW-Ⅱ边界元程序,依此进行了总数达53个模型的计算,同时用国内目前比较公认的YPZ-2有限元程序,对其中的4个模型进行了校核。这批模型研究了十个方面的基本问题,较为系统、全面地探讨了这种矿床类型留矿法开采后围岩中的应力与位移分布的基本规律。本文是这十个问题之中的一个,重点探讨在一个中段开采和双采场条件下,随采空场间距(或夹墙厚度)变化而引起的应力与位移分布变化的规律。