某铁矿地下开采对地表建(构)筑物的安全影响研究

为合理留设某铁矿隔水护顶矿柱,科学预测矿山地下开采对村庄、道路等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成地表水漏失和建(构)筑物破坏,根据矿山地质和设计资料,采用3种不同理论计算方法对矿山隔水护顶矿柱厚度进行了计算,确定了隔水护顶矿柱的安全厚度。利用数值模拟软件对矿山不同阶段的开采过程进行了模拟,分析和总结了地表沉降值、沉降中心位置及地表变形的变化规律,明确了矿山地下开采过程中地表需重点监测和防范的区域。在数值模拟得到的位移数据基础上,通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜、曲率和水平变形值分别为1.72 mm/m、0.16×10~(-3) m~(-1)和0.71 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值。研究结果表明,在留设合理的隔水护顶矿柱并按设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和生产安全提供了理论依据。     

某金矿"三下"开采移动带内地表稳定性分析

为确保移动带内地表村庄、河流、道路的安全，同时最大限度地开采地下资源，结合某金矿大断裂带构造条件下采用尾砂胶结充填采矿法的工程实例，运用概率积分法理论计算出的矿山安全开采深度为108 m，小于覆岩厚度（130 m），满足安全开采要求。采用FLAC3D数值模拟方法对该矿“三下”开采移动范围内典型剖面的地表沉降进行了分析，经计算，最大倾斜变形为0.022 mm/m、最大水平变形为0.019 mm/m，与地表实测数据较接近，满足建（构）筑物保护等级要求。根据矿山井下爆破工程特点，计算出的矿山最大爆破安全允许距离为96 m，认为矿井爆破振动不会影响至地表。研究表明：该矿“三下”开采移动带内地表建（构）筑物安全稳定，对于该矿安全高效开采以及类似矿山开采移动带范围内的地表稳定性分析有一定的参考价值。     

某矿山厚大第四系下开采对地表的影响分析

某铁矿体上方为厚大的第四系松散层,并留设不小于50 m厚的护顶矿柱来控制地表岩移.为探究地下开采对地表建(构)柱物产生的影响,通过现场取样、室内力学实验和岩体参数折减的方法获取矿山岩体力学参数,借助FLAC3D有限元软件进行数值模拟,对矿区岩体移动监测范围内的位移、变形和曲率进行分析.结果表明:留设隔离层矿柱以及采用分...     

某方解石矿山露天转地下开采护顶矿柱厚度确定

在露天转地下开采过程中,护顶矿柱厚度的确定意义重大。若留设的护顶矿柱厚度较薄,可能会造成露天采坑底部护顶矿柱突然崩落,在采空区形成强动力冲击,极大威胁井下设施及作业人员的安全。若留设的护顶矿柱厚度过大,会在一定程度上影响到矿山的经济效益。因此,在确保安全的前提下,选择合理厚度的护顶矿柱能实现矿山效益及安全的最大化。针对以上问题,采用公式法对某方解石矿山护顶矿柱厚度进行了计算,当采场跨度为15 m时,护顶矿柱最大值为19.8 m,最小值为5.9 m;通过进一步模拟分析,确定采用15 m护顶矿柱时,采场变形较大,分别采用20、25 m护顶矿柱厚度时,各采场、间柱以及边坡变形值趋于稳定。最终确定某方解石矿山露天采坑底部护顶矿柱厚度需在20 m以上。     

郑家坡铁矿隔水矿柱厚度的确定

郑家坡铁矿水文地质条件复杂,矿体赋存于厚大、含水丰富的第四系下部沉积变质岩中,在开采过程中,第四系中孔隙潜水会通过矿层的顶板隔水层慢慢渗透到坑道中去,直接威胁矿山基建和生产安全.为了确定合理的隔水矿柱厚度,采用顶板厚跨比法、坍塌填塞法等方法和FLAC3D软件估算了隔水矿柱厚度,确定在风化带以下留36m厚度的原岩作为隔水矿柱隔离上部水体,当矿体延伸至风化层或第四系时,留未风化矿体作为保安矿柱,可满足矿山安全开采的要求.     

板庙子金矿深部开采留设隔离矿柱控制地压数值优化

井下开采常引起地表产生岩体移动,直接影响地表构(建)筑的稳定。针对板庙子金矿深部急倾斜薄矿体开采诱发地表产生移动及其控制问题,提出采用留设隔离矿柱与干式充填相结合的方法,减少或控制地表岩体移动影响范围及岩体移动速度。结合板庙子金矿深部开采工程地质条件与生产实际情况,分别构建无矿柱、留1个矿柱、3个矿柱和留两矿柱与干式充填采矿结合4种研究方案;分别应用FLAC~(3D)数值分析软件,对4种隔离矿柱留设方案进行数值计算,结果表明:随着留设矿柱数量的增加,地表沉降能够得到有效控制,即增加留设矿柱数量对控制地表移动能起到决定性的作用;减少矿柱而采用干式充填后地表沉降能得到进一步控制,但由于充填体自身强度较低的原因仅能起到辅助支撑作用,通过采用隔离矿柱与干式充填的方法能更好地控制开采诱发地表产生的变形与采场围岩的稳定。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

陕北浅埋煤层砂土基型矿区保水开采方法研究

在浅埋煤层砂土基型矿区实现保水开采,关键在于煤层开采后含水层和导水裂隙带之间有达到厚度要求的隔水保护层.采用开采损害学中的地表移动变形和采动岩体内部移动变形预计的方法,考虑覆岩中隔水黏土层的膨胀性计算浅埋煤层砂土基型矿区开采后隔水土层中裂隙的破坏深度,同时借鉴相似模拟实验确定导水裂隙带的发育高度,最后计算采高不同时2种裂隙之间的隔水保护层厚度,如果隔水保护层厚度满足规定要求就可以实现保水开采,从而确定砂土基型矿区保水开采的合理开采方法.以榆树湾煤矿20102上工作面开采为例,计算结果表明:5m分层开采可以实现保水开采,放顶煤一次采全高不能实现保水开采.现场开采实践和相似模拟实验验证了该方法的正确性.     

大理石地下开采顶板合理厚度研究

亿隆大理石石材矿山需在一定厚度的安全矿柱及风化层下进行地下石材开采,然而安全矿柱过厚会导致资源浪费,反之不能保证矿山生产安全。根据亿隆石材矿山的矿体特征,利用理论计算及FLAC3D软件分析了不同空区跨度下的安全矿柱合理厚度。经综合分析与研究,得到了不同空区跨度与顶板合理厚度的关系。基于亿隆石材矿山的最大开采跨度36m,同时考虑4.5m厚的风化层,推荐矿山留设28.5m厚的顶板合理厚度。     

某石膏矿床深部开采稳定性分析

某石膏矿采用房柱法进行回采,开采范围内已经形成大面积采空区,且矿区范围内有村庄,人口稠密.为对－４００m 以下深部资源进行科学开采并保障地表建(构)筑物安全,采用数值模拟的方法分析开采对岩体的稳定性及地表变形的影响.结果表明:－４００m 以下矿体分层开采后,岩体的最大变形和竖直位移都出现在顶板位置,整体变形均偏小,下沉或底鼓现象并不明显;矿柱部位出现区域压应力集中,最大达 ２６．３８ MPa,矿 房 边 墙 所 受 拉 应 力 较 小,不 超 过 ２MPa,整体无较大应力集中区域和塑性贯通区;地表沉陷最大位移为２．７２mm,水平变形最大值为０．００３５mm/m,倾斜率最大值为 ９．１×１０－３ mm/m,曲率最大 值 为 ６．７４×１０－５mm/m２,各指标结果表明－４００ m 以下矿体分层开采整体稳定,对地表建(构)筑物的影响很小.     

瓮福磷矿矿柱安全留设尺寸确定与现场监测

留设安全矿柱是房柱式开采体系中保护井巷、地表及建筑物的安全一种常用方法,矿柱的合理尺寸选择及其稳定性对采场安全极其重要.结合瓮福磷矿磨坊矿5#井开采的实际情况,提出应用FLAC3D数值模拟逐步逼近法来确定该矿安全矿柱留设尺寸,并采用平板梁理论对其进行分析计算.结果表明,逐步逼近法得到的安全矿柱厚度和平板梁理论的计算结果较为吻合.通过2种方法的研究结果对比分析,确定该矿点柱式房柱的基本参数为:矿房跨度在14m左右,矿柱厚度在5.5～6.0m之间.通过对磨坊矿5#井采空区上覆岩层移动规律的监测,发现岩层移动相对稳定,地表沉降量控制在160mm以内.     

山东某铁矿矿柱回采及稳定性研究

为了避免高品位矿石浪费,对山东某铁矿的保安矿柱 进行了回采方案研究,应用简支梁模型计算矿房顶板应力、 应变规律,同时利用概率积分法建立地表下沉盆地剖面方 程,对地表下沉位移进行计算求解;在理论分析的基础上,利 用 FLAC3D数值模拟软件对预留矿柱内矿房回采充填前后 的采场稳定性进行评价,同时对矿柱回采造成的地表位移与 含水层位移进行分析。研究表明:①理论计算得到矿柱回采 完成后顶板最大竖直位移为11.8 mm,地表沉降最大值为 16.7mm,地表最大倾斜为i=0.03mm/m 远小于Ⅱ级建筑 允许值i=3 mm/m;② 数值模拟结果显示,回采全部矿房 后,矿房顶板下沉最大值为 37.49 mm,地表位移最大值为 10.6mm,含水区最大位移为14.03mm,护顶矿柱最大位移 为17.72mm;③数值模拟矿房全部回采后采场整体应力较 低且均匀分布,无应力集中,且无塑性区分布,采场稳定性良 好;④理论计算与数值模拟结果表明,矿柱内矿房全部回采 对矿房、地表、含水层和护顶柱均无显著影响,嗣后胶结充填 保证了矿柱回采的安全性。     

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建（构）筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。     

长条形建(构)筑物保护煤柱留设及应用实践

根据开采沉陷规律,分析了利用移动角留设建(构)筑物保护煤柱的保护标准,针对长条形建(构)筑物的特殊性,分析了利用移动角留设长条形建(构)筑物保护煤柱存在的问题,由于该类型建(构)筑物长边距离较窄,地表叠加变形,使其不能有效保护建(构)筑物。提出利用地表移动与变形预计法进行长条形建(构)筑物保护煤柱的留设,既能有效保护建(构)筑物,又能避免留设煤柱过宽而减少资源采出率。     

充填站下覆矿体开采地表移动规律研究

地下开采引发的地表移动是影响地表稳定的重要因素。为确保山东某大型地下铁矿山开采过程中地表充填站的安全,设计了充填站位置下方4种不同尺寸的保安矿柱方案。结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》,采用三维建模软件及有限差分法软件联合模拟计算,优化分析研究的结果表明,40 m×75 m保安矿柱对充填站安全稳定性影响最大,危险性较高,建议合理的充填站保安矿柱尺寸不小于50 m×85 m,从而既保障矿山生产安全,又提高矿山资源回采率和经济效益。     

高承压含水层下矿体回采保安矿柱合理宽度留设应用研究

针对"三下"矿体回采难度大、安全要求高等特点,并结合矿山水文地质条件及开采现状,提出了"顶板预控、分区隔离、及时充填"的方案,并通过理论计算、数值模拟、工业性试验等手段对矿体强化开采时护顶矿柱厚度及隔离矿柱宽度进行了模拟和计算。现场工业性试验表明,"顶板预控、分区隔离、及时充填"方案能够有效控制采场顶板大面积垮落,确定西区护顶保安矿柱厚度为120m,东、西区连续隔离矿柱宽度为20m。     

建(构)筑物下矿体开采爆破震动控制初探

以南炼厂保安矿柱上分层矿体一期工程开采为例,介绍了其相关参数的确定、测试分析与校核。通过现场爆震测试检验,一期工程开采选用的爆破参数保证了南炼厂地表建(构)筑物的安全,爆破引起地表建(构)筑物产生的震动参数低于国家《爆破安全规程》给出的允许值。可作为后期南炼厂保安矿柱上分层矿体或类似条件矿体开采的爆破设计与施工的参考依据。     

钟九铁矿富水碎屑岩顶板矿体开采安全矿（岩）柱留设

为保证钟九铁矿的安全开采,根据钟九铁矿的水文地质工程地质条件以及矿山的采矿方法,通过理论分析和数值模拟相结合的方式,分析计算了钟九矿山顶板导水裂隙带高度、防水顶柱合理厚度及其留设位置,并结合矿山第四系含水层的水文地质特征和发育深度,综合得出钟九矿富水矿体开采覆岩扰动边界。     

大采深矿井断层防隔水煤(岩)柱留设的探讨

峰峰矿区断裂构造发育,在深部开采的一些矿井,由于水压高,在高压水头和矿山压力联合作用下,断层上盘开采或掘进时,可能发生突水事故,须留设防隔水煤(岩)柱,但由于水压高,留设的防隔水煤(岩)柱尺寸较大,影响正常生产,也不利于断层的导(含)水性、断层带胶结程度及断层带附近煤岩层完整性精准探查。因此,在保证巷道掘进安全的前提下,重新探讨矿井深部断层防隔水煤(岩)柱的留设,通过分析计算巷道掘进期间底板安全隔水层厚度、超前距表格及公式等,决定Ts暂取0.10 MPa/m进行计算留设,既能满足巷道掘进期间底板安全隔水层厚度及超前距,又能为断层的导(含)水性、断层带胶结程度及断层带附近煤岩层完整性进行探查与治理创造条件。     

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。