地下采场稳定性数值模拟研究及结构参数优化

采场回采顺序及结构参数对提高采场回采安全性,降低回采损失、贫化率,提高回采效率有重要意义。利用FLAC3D数值分析软件,对不同结构参数采场稳定性进行数值模拟分析。通过对矿柱及围岩的应力、应变及破坏特征进行分析,得出不同采场结构参数条件下采场的应力、应变及破坏特征变化规律,最终确定合理的回采顺序及采场结构参数,提高采场回采安全性及回采效率。     

某铜矿采场结构参数优化

某铜矿现采用露天开采,考虑资源接替,须尽快实现地下开采达产,而合理的采场结构参数是矿山顺利实现地采达产的重要保证。根据铜矿赋存条件和矿体特征,分别设计了方案1(矿柱跨度为15m,矿房跨度为15m)、方案2(矿柱跨度为12m,矿房跨度为18m)和方案3(矿柱跨度为10m,矿房跨度为20m)。采用FLAC3D数值模拟软件对3种方案进行数值模拟研究,从位移、应力以及塑性区3个方面进行计算分析,确定了有利于采场稳定的结构参数。研究表明:方案2既能保证采场安全,又可高效生产。研究结果可为国内外分段空场嗣后充填法推广应用提供一定的理论参考依据。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC^3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场跨度开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果对类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

内蒙古某铅锌矿采场结构参数优化

内蒙古某矿山采用分段空场嗣后充填采矿法生产,为详细分析2种采场结构参数方案（矿柱长度分别为10 m和15 m）对应的采场稳定性情况,以位于矿区150 m水平、二采区范围内的矿房为研究对象,采用MIDAS-FLAC3D软件耦合建模数值模拟分析方法,讨论了不同矿柱长度下矿体上下盘及顶底板的应力、位移和塑性区的力学响应规律。研究表明：2种方案对应的采场稳定性良好,考虑到高效开采要求,推荐选择矿柱沿走向长度10 m、采场沿走向长度40 m、采场宽度20 m、阶段高度90 m为采场最佳结构参数。     

某铜铁矿二期工程采场结构参数优化研究

结合国内某铜铁矿开采技术条件,对该矿区二期工程-620 m水平采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析验证,基于弹塑性理论,运用ANSYS有限软件建立三维数值模拟模型,采用"隔一采一"的方式对两种不同采场结构参数方案的矿房进行开采和充填,并对开挖后的采场进行应力、应变及安全系数分析。研究结果表明,随着采场尺寸的减少,采场的应力和应变也相对减小。经综合分析对比,确定合理的矿房和矿柱尺寸均为8.3 m。     

某矿采场稳定性分析及结构参数优化

某矿为薄层状矿体,矿体之间存在以泥质粉砂岩为主的软弱夹层,采场稳定性较差,不利于矿山安全生产。课题组应用3D-σ软件对矿区采场建立三维模型,对2种开采方案、3种采场结构参数进行数值模拟,计算和分析采场回采过程中矿岩体的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况,判断采场的稳定性。数值模拟计算结果表明：采场和中段之间均留2 m的连续间柱和顶柱是非常有必要的,抑制顶板变形破坏有明显的作用,但是仍然无法控制采场顶板的破坏;在采场内留2 m×2 m点柱的条件下,点柱间的矿块跨度控制在6 m以内能保证顶板的稳定。通过安全率回归方程计算得出：在满足安全率大于1.15时,点柱间矿块的合理跨度应小于6.027 m。同时为提高采场矿石的回采率,综合考虑最终确定点柱间的矿块跨度为6 m,能达到安全与经济的有效平衡,研究成果为该矿山的安全生产提供理论性指导意义。     

金矿采场结构参数混沌优化

为了研究三山岛金矿新立矿区采场稳定性并确定合理的采场结构参数,采用ANSYS有限元数值模拟方法,计算了不同采场结构参数的围岩应力、应变状况,并探索了矿柱在采矿过程中的力学作用.研究表明,采场充填后给矿柱和上下盘围岩一个侧向约束力,有利于提高矿柱稳定性和控制采区地压.根据数值模拟结果,建立了新立矿区采场结构参数优化目标函数与矿体水平厚度、矿柱截面尺寸和矿柱跨度等因素的神经网络模型,采用混沌优化方法,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实际,目前已安全采出矿石量6万多吨,取得了较好的效果.该研究为工程领域参数优化设计提供了一种新的方法.     

蜂子山复杂铅锌矿采场结构参数优化

蜂子山矿体赋存条件复杂多变,存在矿石回收率低、贫化率高等问题。采用数值模拟方法,对北采区矿体进行采场结构参数优化,通过多方案分析比较得到合理的采场结构参数。研究结果对矿山设计和生产有一定的指导意义。     

某石灰岩矿采场结构参数数值模拟研究

为提高石灰岩地下矿山采矿效率和资源回收率,在某石灰岩矿开展了中深孔房柱法试验研究。采用三维数值计算软件ANSYS和FLAC3D进行了中深孔房柱法采场结构参数优化和稳定性数值模拟计算,通过计算确定的最优方案的采场结构参数为:矿房宽度15 m,间柱宽度13 m,底柱厚度15 m。数值模拟计算结果与理论基本一致,表明数值模拟方案的设计、模型的建立和参数的选择具有一定的合理性。     

缓倾斜极薄矿体采场结构参数优化研究

在开采缓倾斜极薄矿体时,合理的采场结构参数是维护采场稳定性、提高矿山生产效率的有效措施。结合南温河钨矿缓倾斜极薄矿体开采的采场设计,针对0.5,1m厚的矿体,分别设计了6种采场结构参数方案,应用FLAC~(3D)软件进行数值模拟,探究合适的采场结构参数。研究表明:对于0.5m厚的矿体,采用0.5m的间柱宽度、3m的回采宽度可以更好地维护采场稳定,降低矿石损失率;对于1m厚的矿体,同样采取0.5m的间柱宽度、3m的回采宽度的方案能达到最优的效果。     

急倾斜厚大矿体采场结构参数模拟优化研究

采用FLAC3D三维有限差分软件对吴庄铁矿4#矿体不同的采场结构参数进行了数值模拟计算,通过对模拟结果进行详细的分析比较,确定了合理的采场跨度和顶板厚度,为采场结构参数的优化选择提供了理论依据。     

护顶层保护下采场结构参数优化研究

为了实现护顶措施控制下采场的结构参数优化，采用大型有限元分析软件——ANSYS对康家湾矿深部典型采场顶板的稳定性进行数值模拟、分析，根据结果对当前采矿方案提出修正和调整建议，以便更清楚地掌握深部地压发展变化规律，有效进行地压管理，实现深部顶板不稳固矿体的安全开采。     

某磷矿深部缓倾斜矿体采场结构参数数值模拟研究

湖北宜昌某磷矿开采标高为+30～+720 m,区内最大埋深将近1000 m,平均埋深约700 m。在确定大埋深矿体的采矿方法时,采场结构参数是经济安全开采的关键参数。借助有限元软件Midas-GTS对其采场结构参数进行模拟,研究分析普通点柱法和条带嗣后充填法两种采矿方法不同采场结构参数下,顶底板及矿柱的应力应变情况,为矿山科学确定采场结构参数提供科学依据。     

九仗沟金矿上向进路采场结构参数优化

针对九仗沟金矿采场结构参数合理性差、采矿成本偏高等问题,采用FLAC~(3D)数值模拟对采场结构参数进行优化研究,得到较优的采场跨度。在九仗沟金矿进行现场工业性试验,并在试验采场开展经济效益统计和计算工作,得到试验采场的经济效益。数值模拟结果说明九丈沟金矿上向进路采场的极限跨度为8.0m,采场破坏程度较轻。现场工业试验结果说明7.0m作为采场跨度具有较好的经济效益,保证安全生产的同时提高采矿效率。     

南非Dilokong铬矿采场结构参数优化

南非Dilokong铬矿矿体含铬品位较高,为典型的缓倾斜薄矿体,设计采用房柱采矿法进行回采。针对Dilokong铬矿缓薄矿体的开采技术条件及采矿难题,为探求其合理的采场结构参数,实现现场的安全、高效开采,研究采用正交数值模拟试验,选取了矿房长度、矿房跨度、点柱尺寸和点柱间距4个因素,正交设计了4因素3水平9种采场结构参数模型的试验方案。通过FLAC3D软件对不同方案的围岩应力及位移分布数值模拟结果的对比分析,研究各参数对采场稳定性的影响及优化采场结构参数。试验结果表明,矿房跨度及点柱尺寸是影响采场应力集中和位移变形的重要参数,并确定了合理的采场结构参数,即矿房长度50 m、矿房跨度26 m、点柱尺寸5 m×5 m及点柱间距2 m,研究结果对现场下阶段矿体的回采具有指导借鉴意义。     

高山复杂矿体采场结构参数优化研究

为了确定羊拉铜矿高山复杂难采铜矿体开采的合理采场结构参数,在工程地质调查和岩体质量分级基础上,利用FLAC3D计算软件进行了采场结构参数优化,结果表明,盘区长50 m,宽36 m,间柱宽5 m时有利于采场和矿柱的稳定,是最佳的采场结构参数。工业试验的结果也验证了优化结果,达到了预期目标。     

罗河铁矿二步采场结构参数优选

为了保证罗河铁矿二步采场生产能力和安全性,运用FLAC3D数值模拟软件对不同参数的二步采场稳定性进行分析,获得安全合理的采场参数。通过分析开采过程中各参数采场顶板的应力和位移变化特征,结合顶板应力与位移分布云图,得出各参数采场在开采过程中的稳定情况。结果表明,当采场宽度为19~20 m时,采场顶板的最大拉应力值超出其自身的极限抗拉强度,且拉应力的分布区域占顶板的90%,同时顶板最大位移量达40 mm,顶板易发生拉伸破坏而产生冒顶或垮塌危险。建议二步采场宽18 m,高15 m。     

某矿采场极限暴露面积与结构参数优化

针对某矿的工程地质及矿体赋存等条件,首先运用Mathew稳定图表法初步确定了采场的极限暴露面积,再根据正交数值模拟试验,得出不同暴露面积下采场的力学规律。两种方法得出的数据可以相互验证以及做出综合决策,以一种更全面的方式去优化采场结构参数。     

三山岛新立矿区采场结构参数优化研究

新立矿区是我国第一个进行海底开采的硬岩矿山.针对其海底复杂特殊开采技术条件,本文采用工程类比法、理论计算和正交试验,通过ANSYS数值模拟手段,研究了不同的采场结构参数对采矿作业安全、资源回收等的影响,对点柱结构参数进行优化,从而为采矿方案设计提供了理论依据.     

大规模充填采矿采场稳定性研究与结构参数优化

甲玛铜多金属矿二期地下开采采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,为有效控制地压灾害,实现矿体安全高效开采,采用理论计算、Mathews稳定图和FLAC3D数值模拟多种方法对采场顶板及矿柱的稳定性进行综合研究,在此基础上确定合理的采场结构参数。结果表明,12 m、15 m和18 m的采场宽度均能满足矿柱稳定的要求;当采场宽度为18 m时,最大允许采场长度为77.3 m;当采场长度为60 m时,最大允许采场宽度为22.4 m。综合考虑采场稳定性以及深部高应力环境等因素,甲玛铜多金属矿采场宽度采用15 m较为合适,推荐的采场结构参数为15 m×60 m。