大尺寸采场充填体稳定性数值分析

运用数值模拟软件对某大型地下金属矿山回采设计方案进行模拟,从最大主应力、最小主应力、塑性区、垂直位移4个方面,分析了处于最大暴露面积下的充填体稳定性。结果表明:采用50 m高度回采时,充填体可能出现片帮;充填体与顶板相接位置形成了5 m左右的贯通塑性变形层,充填矿柱丧失了支撑能力,该回采方案存在较大安全隐患,需进行调整。     

高阶段采场充填体数值稳定性分析

胶结充填体的稳定性对金属矿山的高效回采极为关键。为此,运用数值模拟的方法,综合考虑采场实际结构,设置合理的物理及力学参数,对紫金山金铜矿深部X₁号矿体采场进行模拟、稳定性分析。在矿房、矿柱布置18个位移观测点,记录各测点在一步骤矿房开挖、充填,二步骤矿柱开挖、充填整个过程中的变形特性。根据采场应力分布,塑性区分布,位移变化,判断采场的稳定性、分析高阶段范围下充填体的稳定作用过程。     

安庆铜矿特大型采场充填体稳定性数值模拟研究

安庆铜矿主要采用高阶段大直径深孔回采嗣后充填采矿法。为确保-400～-510m中段西部矿体厚大区域特大型矿柱顺利回采,本文开展了安庆铜矿特大型采场充填体稳定性研究。计算分析了特大型矿柱回采过程中充填体的稳定性,提出了合理的开采结构参数,对矿山生产具有一定的指导作用。     

高阶段采场充填体稳定性的数值分析

胶结充填体的稳定性对金属矿山的高效回采极为关键。为此,运用数值模拟的方法,综合考虑采场实际结构,设置合理的物理力学参数,对紫金山金铜矿深部X1号矿体采场进行模拟、稳定性分析。在矿房、矿柱布置18个位移观测点,记录各测点在一步骤矿房开挖、充填,二步骤矿柱开挖、充填整个过程中的变形特性。根据采场应力分布、塑性区分布、位移变化判断采场的稳定性,分析高阶段范围下充填体的稳定作用过程。     

罗河铁矿充填体需求强度数值模拟分析

充填体需求强度不仅影响胶结充填开采矿山的安全生产,也关系到矿山生产成本。为研究充填体稳定性机理及控制措施,运用拱桥原理解析充填体力学模型,应用回归分析、回归正交试验设计建立数学模型,在基于充填体剪切滑移破坏模式下,提出充填体需求强度与采场长度、宽度、高度、内摩擦角的关系计算式,从而量化定制充填抗压强度指标。以罗河铁矿为例,一步骤采场结构参数为72 m×15 m×85 m(长×宽×高),原设计充填强度为3.6 MPa,优化后下降到2.5 MPa,降低30.6%,充填体未发生失稳现象,达到预期目的,效益显著。     

高阶段采场充填体强度影响因素敏感性分析

高阶段矿房回采过程中,如何既能减少胶结剂用量又能保证高阶段充填体的稳定性,是采用阶段空场嗣后充填法开采的矿山面临的难题之一。为合理划分采场结构,降低充填成本,针对罗河铁矿高阶段采场充填体稳定性开展研究,研究了各因素交互作用下对充填体强度影响的敏感程度,提出采场宽度、高度、长度与充填体强度之间的合理匹配值。利用BOX-BEHNKEN设计法开展试验,根据设计原理进行4因素3水平设计,计算各种参数情况下,矿山安全生产所需要的胶结充填的抗压强度,再采用Design-expert软件拟合充填体强度需求影响因素与响应量,对响应面回归模型进行方差分析,确定各因素的敏感程度。研究结果表征了充填体强度需求影响因素敏感度顺序为:采场宽度>采场长度>采场高度>内摩擦角,提出了各工艺技术条件下充填体强度需求,对矿山实际生产具有一定指导意义。     

采场跨度优化数值模拟研究

采场跨度是影响采场结构稳定性的重要因素。为确定采场回采的最优跨度,以矿山实际地质条件为基础,借助FLAC3D数值计算软件,分别对采场跨度为6,8,10 m和12m4种情况进行数值模拟,并从最大主应力、垂直方向沉降及塑性区3方面对不同跨度情况进行对比分析,最终确定采场回采最优跨度为8m。     

高阶段采场充填体强度及稳定性研究

从胶结充填体在采空区所起的力学作用入手,借助于经验类比法和数学力学模型计算法,得出了能够满足井下采空区所需的胶结充填体强度的要求,为矿山充填配比设计提供了强度依据。同时也分析了暴露宽度与暴露高度对胶结充填体强度的影响关系,揭示具有稳定性的胶结充填体力学强度变化特性。结合安徽某铜矿的工业性试验情况进行了实例分析,从而验证了上述结论的合理性。     

提高充填体强度降低采场损失与贫化

丰山铜矿采场充填体强度低,导致矿石的损失与贫化。针对这一问题,采取了选用分级尾砂、引进新胶凝材料、选择合理的灰砂比、改造砂仓提高充填料浆浓度等措施,来提高采场充填体表层强度。经采场充填实验证明,采场充填体表层强度4d龄期达到1.58 MPa,满足了采矿要求。     

基于数值模拟的采场结构参数与充填强度匹配性研究

针对新田岭钨矿区厚大矿体的赋存特征,利用FLAC3D数值模拟软件,分析了矿房宽度、矿柱宽度、底板充填体厚度、矿房充填体强度、底板充填体强度等对开采后围岩顶板沉降位移的影响。结果表明:一步骤回采矿房时,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大;二步骤回采矿柱时,矿房宽度及矿房充填体强度对顶板沉降变形的影响较大;下部中段回采时,底板充填体强度、矿房宽度以及矿柱宽度对顶板沉降变形的影响较大。综合上述3个研究结果,矿房宽度对顶板沉降变形的影响最大,其次是充填体强度,顶板沉降变形与矿房宽度呈正相关关系,而与充填体强度呈负相关关系。     

下向充填采矿法充填程度与采场稳定性数值模拟

针对武山铜矿北矿带钢筋混凝土下向进路式充填采矿法生产中普遍存在的充填不接顶现象。本对充填程度与采场稳定性进行了数值模拟研究,为简化矿山充填工艺、降低成本,实施部分充填提供了理论依据。     

采场围岩流固耦合数值模拟与充填采矿参数优化

司家营铁矿属于水文地质条件复杂类型,为确保采矿安全和矿区水文环境,采用充填采矿法采矿,建设规模为年产铁矿石2 000万t。矿山南区地表赋存丰富第四系含水层,采用渗流-应力耦合数值正交试验,建立了南区开采的优化设计模型。通过数值模拟和优化分析,揭示地下开采对地表岩移和渗流场的影响规律。对于南区充填法采矿,采用所获得的采场结构参数和充填体强度,可以控制地面变形在允许的范围内,潜在大量涌水主要发生在-450 m段和-350 m段,必须采取安全防范措施,避免采场突水灾害。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

上向水平分层充填法采场稳定性的数值模拟分析

焦家矿区主要采用上向水平进路胶结充填采矿法开采,在厚大矿体区域,矿房与矿柱垂直矿体走向布置,分一步采和二步采,降低了采场生产效率,且提高了采矿成本。因此,在试验采场采用机械化上向水平分层胶结充填采矿法开采,垂直矿体走向布置矿房和矿柱。通过数值模拟分析,综合分析上向水平分层开采过程中的采场的稳定性变化。     

窄长采场胶结充填体强度要求及结构设计

为了解决金厂河多金属矿空场嗣后充填法窄长采场胶结充填体强度要求优化设计问题,以该矿矿岩-充填体力学参数为基础,利用优选3种理论方法,进行了强度要求解析计算.通过构建矿山典型开采区域的三维数值模型,采用FLAC3D软件开展了两步骤采充时序的数值模拟计算,搜索得出了一步骤窄长采场胶结充填体极限稳定状态下的强度数值解,进而对...     

大直径深孔嗣后充填法采场结构优化的数值模拟

针对新疆阿舍勒铜矿开采技术条件,采用Ansys有限元软件,对采场跨度为10,12,13,15 m时的围岩应力、位移变化规律进行了数值计算分析。结果显示,采场跨度是影响其稳定性的重要因素,在现有条件下,采场跨度在13 m以上是不稳定的,计算结果、相似模拟实验结果及开采实践对比分析表明,采场最佳跨度为8～12 m。     

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。     

胶结充填体下采场结构参数优化研究

要在大体积胶结充填体下对矿体进行安全高效地开采,合理的采场结构是采矿设计首先需要考虑的问题。在综合分析某地下矿山地质概况、开采技术条件现状的基础上,采用经验法与理论计算法对采场结构参数进行计算,提出了4种采场结构参数初步方案,建立对应的三维数值计算模型,将围岩的变形、应力分布及塑性区大小等作为衡量采场结构参数优劣的指标。根据模拟结果对比分析了各方案在矿房回采后采场围岩的力学响应情况,得到了采场处于最有利力学状态时的结构参数,结合各方案盘区矿石理论回采率,进而对采场结构方案进行了优选,即当顶柱厚度为6 m,矿房跨度38 m,矿柱宽14 m时,采场结构稳定性处于最有利状态并且具有较高的理论回采率。优化结果可为后续开采设计提供参考。     

似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形的数值模拟与分析

以济宁矿业集团太平煤矿工程概况为试验背景,借助于FLAC3D数值模拟程序数值模拟似膏体充填开采工艺,揭示了似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形规律,为似膏体充填开采实践提供了理论指导与技术支持。