急倾斜层状岩体巷道顶板膨胀型浆体注浆支护效果研究

为分析急倾斜层状岩体巷道顶板注浆后的支护效果,采用ABAQUS软件分别建立其顶板层理面普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆加固以及未注浆的数值分析模型,对比分析了不同注浆条件下巷道顶板的位移、应力与塑性应变的变化特征。开展了急倾斜层状岩体巷道顶板注浆相似模拟试验,在相似模型中设置了与数值模拟对应的位移与应力监测点,对比分析了普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆后的顶板位移及应力变化特征,并结合相似模拟试验现象分析了膨胀型浆体的注浆加固机理。研究表明：普通型浆体注浆和膨胀型浆体注浆条件下的顶板垂直位移较未注浆分别平均减少了19.7%和30.2%,膨胀型浆体注浆较普通型浆体注浆的垂直应力平均降低了18.4%。相似模拟试验中,巷道顶板位移及内部应力变化规律与数值模拟相吻合,膨胀型浆体注浆后的顶板承载能力和抵抗变形能力更强,加载后较普通型注浆下的顶板位移与应力更小。研究结果进一步表明,膨胀型浆体对于急倾斜层状岩体巷道顶板注浆加固具有良好的支护效果。     

高山河谷地形下采空区顶板变形及其 影响因素分析

研究高山河谷地形下采空区顶板的变形特征是采空区地压管理和安全生产的重要基础 。基于薄板小挠度弯曲理论,在满足边界条件及连续条件下,采用Levy单三角级数解法推导出高 山河谷地形采空区顶板变形的挠度解析解。以宜昌某磷矿为工程背景,根据求解的采空区顶板挠 度方程,分析了地表谷坡倾角θ、采空区走向与倾向长度比a/b、均布荷载分量q0等因素对顶板最 大挠度w及最大挠度点位置的影响规律。分析结果表明：高山河谷地形下采空区顶板最大挠度w随 谷坡倾角θ先缓慢再急剧递增,随a/b值呈“S”形递增,随q0值呈线性递增;此外高山河谷地形 下采空区顶板最大挠度点位置均向高山侧偏移,其偏移距离受地表谷坡倾角θ及均布荷载分量q0 影响较小,受采空区尺寸a/b值影响较大;最后根据现场调研结果分析得到顶板最大挠度点位置, 验证了计算的理论结果与实际基本相符。研究可为高山河谷地形下采空区支护和采场地压管理提 供理论依据。     

含水率和粉矿含量对金山店铁矿主溜井矿石流动性的影响

为探究含水率和粉矿含量对湖北省金山店铁矿主溜井中矿石流动性的影响,以金山店铁矿主溜井放矿过程作为研究对象,以质量流率比为矿石流动性的定量评价指标,采用数值模拟和相似试验分别进行了含水率0%~9%、粉矿含量11%~21%的颗粒级配综合作用下主溜井矿石流动性研究。结果表明,数值模拟和相似试验的结果具有较好的一致性,随含水率增加,质量流率比先减小后增大,矿石流动性先变差后变好,含水率超过9%时容易发生“跑矿”;随粉矿含量增加,质量流率比逐渐减小,矿石流动性逐渐变差;当含水率0%~3%且粉矿含量11%~17%或含水率7%~9%且粉矿含量11%~21%时,矿石流动性较好;含水率3%~7%且粉矿含量11%~21%或含水率0%~3%且粉矿含量19%~21%时,矿石流动性较差。金山店铁矿生产过程中按矿石含水率1%~3%、粉矿含量11%~17%调控,主溜井堵塞故障明显减少。     

基于Ressiner厚板理论的采空区顶板稳定性研究

根据层状顶板矿体构造特征,基于Ressiner厚板理论,简化并构建层状顶板弹性厚板模型,结合弹性力学相关理论,推导出固支和简支两种边界条件下,顶板的挠曲线方程与顶板内部最大应力表达式;利用matlab软件得到顶板扰度随坐标轴变化的三维曲线图,以及顶板最大应力随顶板厚跨比与长宽比的三维曲线变化图,从图中直观得到顶板最大应力受顶板厚跨比影响较大,受顶板长宽比影响较小;以顶板抗拉强度作为破坏标准,结合顶板最大应力推导出顶板安全厚度计算模型。以某典型多层顶板矿床的某一区段为研究背景,利用顶板安全厚度计算模型,得到了该矿区段顶板安全厚度为14.53 m,矿山开采设计顶板厚度16 m,验证了层状顶板安全厚板计算模型的可行性。     

基于客观权重量化的可拓云尾矿库溃坝动态风险评价

为了提高权重量化的客观性和充分考虑尾矿库溃坝动态影响因素，以满足矿山安全评价动态信息化发展的需求，建立了基于结构熵权-数值模拟的可拓云溃坝动态风险评价模型。根据评价指标的动态性和固有性，构建了尾矿库溃坝风险动态评价指标体系；利用结构熵权法和数值模拟软件计算了评价指标的综合权重，以提高权重量化的客观性；引入物元可拓理论和云模型，构建了基于可拓云模型的尾矿库溃坝动态风险评价模型，并应用于某尾矿库的溃坝动态风险评价，评价了动态风险等级并提出了建议措施。     

急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数研究

针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结构参数确定困难问题，基于Bergmark-Roos方程放矿理论，分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征，推导出了放矿的矿石损失率及贫化率理论计算公式。基于矿石损失、贫化率的理论计算公式，用Python语言开发了急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数优化程序，输入矿体倾角、厚度及矿岩散体流动参数后，该优化程序可自动计算出急倾斜中厚矿体的采场结构参数，有效地解决了采场结构参数确定难题。结合某铁矿的实际情况，采用优化程序计算了采场结构参数，根据计算结果进行PFC^2D数值模拟放矿试验。研究表明：PFC^2D数值模拟与优化程序计算得出的放矿损失贫化指标十分接近，矿石损失率平均误差值为1.82%,贫化率平均误差值为1.17%。此外，优化程序计算的开采参数下放矿指标都低于15%,放矿效果较好，能够为无底柱分段崩落法采场结构参数设计提供指导。