上盘矿柱诱导冒落回收力学分析

针对缓倾斜、中厚矿体高效开采方法研究中,上盘岩体含水、破碎,回采爆破易造成该岩体损伤、破坏而导致贫化过早,涌水量增大,矿石结块,放矿困难等问题,提出预留上盘矿柱,减缓爆破震动对上盘围岩损伤;同时在下分段布置诱导炮孔,破坏残留区域根基,诱导预留矿柱冒落,达到回收矿柱的目的.采用Flac3d对回采过程中预留矿柱的应力、位移、塑性区等扩展、发育过程中力学机制进行模拟分析,反演了回采过程中预留矿柱对减缓上盘岩层破坏力学过程,得出在分段上盘预留2 m厚的三角保护矿柱,可有效地控制塑性区的发展,有利于维持上盘的稳定性,且在下分段拉槽时,进行诱导崩落,可以将该矿柱完全回收.     

矿柱形态对地下矿山采空区稳定性影响规律

地下矿山采用房柱法开采时采场点柱一般不进行回收,矿柱约占储量的20%～30%.为减少矿柱矿量,同时保证矿柱及采场的稳定性,利用三维建模软件Midas-GTS-NX及有限差分法软件FLAC~(3D)联合模拟计算,对矿柱形状进行模拟分析及对比研究,分析了相同围岩条件下不同形状的矿柱自身及采场顶板的稳定性.研究表明:方形和圆柱形矿柱稳定性较好,但圆柱形矿柱较方形矿柱回采率高,其余形状的矿柱在相同围岩条件下容易产生应力集中现象,稳定性较差.在实际生产中可考虑留设圆柱形点柱,既能保证采场稳定又可提高回采率.该研究为房柱法开采中的矿柱和采空区稳定性判定提供了参考依据.     

程潮铁矿联合开采时回采顺序的数值模拟优化

程潮铁矿的矿体随着开采深度的增加而逐渐西移,导致选矿车间下保安矿柱所占矿量不断增多,故拟采用联合开采方法回收-430~-500m阶段矿体:充填法回收选矿车间下预留保安矿柱;无底柱分段崩落法开采保安矿柱以外的其他矿体。为了研究联合开采时回采顺序对地表稳定性的影响,采用数值模拟方法得到不同回采顺序下地表监测点的垂直位移,确定地表沉降最小且施工组织容易的回采顺序组合为最优方案,即充填法采用"中-左-右"以及无底柱分段崩落法采用"左-右-中"的回采顺序。模拟开采结果表明,在该回采顺序方案下,选矿车间区域的地表稳定性、充填采场及隔离矿柱的安全性均满足要求。     

基于三维实测的复杂边界矿柱回采崩矿方式数值优化

针对某大型地下金属矿山存有大量复杂边界矿柱的工程实际,为了优化设计复杂边界矿柱回采崩矿方式,结合CMS精密探测技术,运用矿山三维建模软件SURPAC对复杂边界矿柱进行了三维可视化建模.在此基础上,构建了复杂边界矿柱的块体模型,并导出其数据文件,采用接口程序将其导入数值分析软件FLAC3D中,实现了复杂边界矿柱数值模型的快速准确构建.模拟分析了后退式侧向崩矿和水平上向分层崩矿2种可行的回采崩矿方式,结合模拟过程中矿柱及充填体的力学响应特征,实现了复杂边界矿柱回采崩矿方式的数值优化.     

露天转地下嵌入式复合型人工境界矿柱构建

针对传统方法处理露天坑底的矿量损失大、隔离效果差等缺陷,提出采用地下开采方法对露天坑底的矿体进行回采,铺设底部结构,使用混凝土充填采空区,构建露天转地下矿山嵌入式复合型境界矿柱的新方法.利用嵌入式复合结构对充填体进行连接,在完成进路假底铺设、进路充填、进路与围岩间、进路与进路间、进路与沟槽间的锚固连接后,形成完整的覆盖矿体的10m厚的人工境界矿柱.数值计算表明,嵌入式复合型人工矿柱的施工过程对于边坡的应力场与塑性区影响不大,不会对边坡的稳定性产生影响.工程实践表明,嵌入式复合型人工矿柱铺设的同时对矿体进行回收,回收率可达95%,铺设的境界矿柱密闭性良好,具有隔水、防洪、承压能力,能很好地隔离露...     

残留矿石的回采方法研究

残留矿石的回收利用是解决矿山资源危机、延续矿山服务年限提供了一条有效的途径。通过对极限跨度、临界品位、矿柱回收、采空区治理等,对残留矿石的回采进行系统分析论证,旨在增加矿石储量,延长矿山服务年限。     

人工砼柱置换残留矿柱采场结构参数优化

为了安全经济地回收某矿山已充填采场中的残留矿柱,根据矿山特殊的地质条件和残矿资源赋存状况,提出人工砼柱置换残留矿柱的回采方案。运用三维有限元模拟软件MIDAS/GTS建立采矿模型,模拟采矿过程,分析在采矿作业扰动下不同结构参数采场顶板围岩、矿柱和人工砼柱的稳定性,结合经济因素对拟选的5组采场结构参数进行优化选择。研究结果表明,采场最大拉、压应力随人工砼柱尺寸的增大而减小;最大拉应力位于上盘围岩顶板中央,是影响采场整体稳定性的主要因素;模型4最大拉应力0.474 MPa,远小于其抗拉强度1.57 MPa,安全富裕系数大,经济合理。最终确定矿山置换残留矿柱的人工砼柱尺寸为3.5 m×3.5 m。     

深部回采矿柱稳定性影响因素分析及其应用

为研究深部回采过程中矿柱稳定性影响因素的敏感程度,在保证矿柱安全的前提下,科学设计合理的矿柱宽度至关重要。以黑良山磷矿为研究背景,分析深部回采矿柱承载机理、失稳形式和主要影响因素,运用普氏理论和BIENIAWSKI矿柱强度公式推导方形矿柱的安全系数计算公式。设计基于正交试验的极差分析法对矿柱稳定性影响因素的敏感性进行分析,并研究矿柱安全系数与主要影响因素之间的关系。结合黑良山磷矿工程实例,计算深部开采中矿柱的合理宽度。研究结果表明:对矿柱稳定性影响最显著的因素为矿柱宽度、矿房宽度和矿柱抗压强度;矿柱安全系数随矿柱宽度的增加呈幂函数递增,随矿房宽度的增加呈负指数递减,随矿柱抗压强度的增加呈线性函数递增;验证了所计算的深部开采中矿柱宽度的合理性,可为深部开采中矿柱合理宽度设计提供依据。     

深部厚大矿体回采顺序设计及优化研究

针对高应力环境下的深埋厚大矿体，开展安全高效回采顺序设计及优化研究，基于产能、技术和经济指标要求，提出了5种合理的矿房回采顺序和4种矿柱回收顺序，并利用FLAC3D进行数值计算分析.计算结果表明:在回采矿房的5种合理方案中，先开采1#，5#，9#，16#，12#矿房，后开采3#，7#，10#，14#，18#矿房的“大间隔分散布置”的方案，应力集中程度最低，位移变化最小，采场安全性最高，即为矿房的最优回采顺序；在回收矿柱的4种合理方案中，先回收2#，6#，11#，15#矿柱，后回收4#，8#，13#，17#矿柱的方案，应力集中程度最低，采场安全性最高，为最优回采顺序.比较不同方案的应力分布规律和顶板位移变化规律，可以看出，盘区内采场回采后，压应力向盘区中央的矿柱迁移，在盘区内间柱处产生应力集中区，易导致间柱内采准巷道发生变形及顶板垮落现象，需加强支护工作.     

基于超静定理论及数值模拟的胶结矿柱稳定性分析

 为科学、精确地评价井下胶结矿柱的稳定性,提出基于超静定理论及数值模拟的矿柱稳定性分析方法。将人工胶结矿柱简化为超静定结构,建立超静定理论模型,计算矿柱在尾砂充填体不均匀侧压载荷、自重和顶部冒落拱压力综合作用下的最大应力,并采用Midas 有限元软件模拟分析矿柱的有效应力及应变位移,结合废石块胶结模型的单轴抗压强度试验值对矿柱的稳定性进行评价。以大红山铜矿人工胶结矿柱为例的分析结果显示,超静定理论模型计算的最大应力为6.27 MPa,数值模拟的最大应力、最大位移为3.55 MPa 和40.46 mm,试验测得的胶结废石块模型单轴抗压强度为10.9 MPa,表明采用超静定理论计算与数值模拟相结合评价矿柱稳定性的方法可行。     

复杂荷载作用下残采矿柱综合安全系数

为了安全地开采残矿矿柱,在构建矿柱受力模型的基础上,给出覆岩、采场内崩落体挤压、爆破震动等荷载对矿柱综合作用的轴向应力函数表达式;针对矿柱压缩、剪切破坏形式,提出综合荷载残矿开采环境下矿柱安全系数(K)的计算方法,给出矿柱压缩安全系数(K1)、剪切安全系数(K2)和综合安全系数(K)计算式,研究覆岩、崩落体及爆破震动等荷载对矿柱稳定性的影响。研究结果表明:矿柱垂直方向综合荷载与矿柱高度呈正相关关系,与矿柱宽度呈负相关关系;当矿柱宽度一定时,矿柱安全系数随着矿柱高度增加而递减。通过某大型金矿残采工程实例,验证了计算结果的可靠性。研究结果可为矿柱安全定量评价提供依据。     

硬岩矿柱纵向劈裂失稳的弱场控制

为了研究硬岩矿柱稳定性,运用弱场控制思想分析硬岩矿柱纵向劈裂失稳机理,结合传递矩阵法推导了考虑劈裂岩板间侧向作用力的矿柱临界荷载表达式。研究结果表明,硬岩矿柱劈裂形成的岩板长细比较大,其岩板不是通长(贯通矿柱两端)的,而是截断的,截断岩板厚度与高度取决于矿柱初始弱场的位置;考虑劈裂岩板间侧向作用力影响时,矿柱临界承载为矿柱抗压强度峰值的23%左右,不考虑岩板侧向力作用情况,而只从岩石峰值强度角度研究矿柱稳定性风险很大;在矿柱劈裂失稳研究中,应针对局部稳定性弱场的最薄弱岩板进行屈曲分析,并给出不同约束条件下断裂岩板的临界荷载表达式。     

基于动态强度折减法矿柱渐进失稳演变规律

提出基于动态强度折减法分析矿柱渐进失稳演变的方法,揭示矿柱渐进失稳演变规律。通过理论分析,给出平面应变模型的屈服接近度指标Y,确定矿柱破损区域。利用某大型金矿工程实例,构建FLAC矿柱失稳数值模型。随着循环动态折减计算,破损区首先出现在矿柱4个边角部位,逐渐向底部中心区域扩展,直至贯通整个矿柱。破损区演变可分为稳定、扩展、突变等3个过程;随着迭代计算步长增加,破损单元数量由缓慢增加、稳定增加到急剧扩展。与整体强度折减法相比,该方法准确揭示矿柱渐进破坏机理,客观描述矿柱渐进失稳演变趋势和变形破坏程度,克服容易人为夸大破损区、产生不正常破损区的缺憾。现场位移监测结果验证了该方法分析结果的正确性。动态强度折减法为研究矿柱失稳机理和安全评价提供了一种新的有效方法。     

娄台子铁矿娄台子二采区采空区处理研究

娄台子铁矿二采区内223m以上矿体已经回采完毕，为了充分回收地下铁矿资源，消除安全隐患，控制在大的暴露面积情况下可能的发生大规模冒落，同时为了使矿山深部矿体能按正常的顺序回采，稳定矿山的生产能力，需尽快进行223m水平以上中段矿柱的回采和采空区的处理。根据设计要求，选择崩落固岩处理采空区方案，同时回收矿柱残矿。用从上至下的方法，先处理上部中段的采空区，再依次处理下部中段的采空区，在同一水平，先处理上盘矿体的采空区，再处理下盘矿体的采空区。经现场验证，此法处理效果显著。     

四方金矿矿柱及残矿回收技术实践

大量残留矿体及矿柱的有效回收是稳定矿山产量,利用了矿产资源,延长矿山服务年限的重要途径,文章根据四方金矿矿床开采技术条件,针对空区顶板的残留矿量、地压破坏残留矿量、间柱矿量的特点,制定了相适应的开采方法,并经过实践验证,保证该矿残矿的安全有效开采。     

破碎围岩条件下采场留存矿柱稳定性分析

采用岩体分级方法(RMR法)、Q系统和地质强度(GSI)指标对矿岩进行了工程地质评价,并通过扩展后的Hoek--Brown节理强度准则进行岩体力学参数确定.根据白羊矿段矿柱布置形式,推导出矿柱荷载公式,并确定了矿柱强度计算参数.针对井下矿柱主要破坏形式分别进行失稳机理分析.将正交设计法引入采场结构参数优化分析中,对各开采方案进行了三维数值模拟.运用正交极差分析法对矿柱稳定性影响因素敏感度进行评价.实践结果表明:采场高度控制在3.5～4.5 m,矿房宽度取值不大于5 m,矿柱直径不小于3.5 m留存矿柱稳定性基本能得到保障.     

合理预留安全矿柱的探讨

矿床地下开采时,在没有其他安全措施的情况下,不得不采用预留安全矿柱的方法,以保护地面建筑物、构筑物和主要井巷免受因地下采矿而引起的破坏。但这会导致矿量的损失,故需要寻找合理预留安全矿柱的方法。作者用解析的方法对预留安全矿柱进行研究,突破了常用的传统方法。     

红旗岭镍矿资源的二次开发与利用

针对国际镍市场价格的上涨和国内镍资源的紧缺 ,以及红旗岭镍矿的矿体赋存状况、资源的开发程度 ,制定了合理的开发方案 ,回收残留矿柱 ,进一步探明边部、深部盲矿体、重新利用尾矿贫矿资源及外围矿石     

石人沟铁矿露天转地下开采南区房间矿柱稳定性

利用FLAC方法对石人沟铁矿露天转地下开采南区房间矿柱稳定性进行了研究,并对地下开采采场房间矿柱进行了优化,为安全高效的回采地下矿产资源提供了保证。     

石人沟铁矿露天转地下开采南区房间矿柱稳定性

利用FLAC方法对石人沟铁矿露天转地下开采南区房间矿柱稳定性进行了研究,并对地下开采采场房间矿柱进行了优化,为安全高效的回采地下矿产资源提供了保证.