地下采场破碎岩体稳定性评价与参数优化

以焦家金矿试验采场为工程依托,开展缓倾斜中厚破碎矿体采场稳定性分析.通过对焦家金矿-390m中段试验采场的工程地质调查、矿岩力学性质试验,获得了表征矿山岩体工程质量的多种指标;应用岩石质量Q分级和RMR分级系统,对试验采场岩体稳定性进行评价分析;基于修正的Mathews稳定图法和临界跨度设计法,对采场暴露面尺寸和最大跨度进行优化.分析认为,当回采进路跨度小于8m时即可保证采场的稳定性.将所得到的结果应用于现场工业试验,现场采用暴露面尺寸为75m×15m的进路进行回采,采用现场观测的手段进行回采过程的监测.结果表明,在回采过程中进路的顶板及围岩并未发生垮落及剥落现象,采场围岩稳定性良好.     

石人沟铁矿北区采场结构参数的优化

唐钢石人沟铁矿目前处于露天转地下开采过渡期,亟需确定合理的地下采场结构参数.本文首先在岩石力学试验的基础上估算了岩体力学参数,采用三维有限元数值模拟方法对采场结构进行了研究,得出了地下开采时不同采场结构参数下采场的应力和应变情况,并以此为依据对其稳定性进行了分析,最终确定了最优方案,确定了石人沟北区合理的采场结构参数.     

岩体稳定数值模拟的模型结构确定原则

针对原型结构的复杂性,提出了在保证计算结果合理性的前进下简化模型结构的尺度原则和模式机制观点.尺度原则以地质体大小和结构面规模与模型尺度大小的相对关系作为介质类型划分和结构面取舍的依据;模式机制观点则从结构面和软弱介质对岩体变形和破坏的重要控制意义的角度讨论模型的介质类型划分问题.     

云锡氧化矿试验采场矿岩分级及采场结构优化研究

为确定云南锡业公司计划开采的10-6缓倾斜似层状矿体采场结构尺寸,研究开采期间既定采矿方式条件下采场的稳定性和安全、合理的采场支护参数,在现场地质调查基础上,采用分形理论和Q法对云锡松矿10-6缓倾斜似层状矿矿岩体进行了合理分级,建立了矿岩的初步分级体系,在此基础上提出了松矿10-6缓倾斜似层状矿试验采场合理的结构尺寸和支护方案,确保了试验采场回采期的安全性。     

缓倾斜薄矿体采场伪倾斜布置及参数优化研究

为了实现高效低成本开采缓倾斜薄矿体的目标,基于对缓倾斜薄矿体开采方法以及铲运机运距的研究,利用数学方法定量分析了伪倾斜采场布置中的各个采场参数之间的关系,得到各采场参数之间的数学公式,为生产实践确定采场参数提供了理论参考标准.针对国内某矿山1～9号缓倾斜薄矿体,在伪倾斜布置理论分析的基础上,运用正交试验方法对矿山采场参数的确定进行优化定量研究,选出最优的采场参数布置方案以及各因素影响采场指标值(采矿生产能力和采场成本)的权重大小,确定最优方案为A2B2C1,即矿体伪倾斜布置方向与矿体倾向夹角为45°、采场宽度8 m、采场沿倾向长度50 m.改善了传统采场参数的定性确定,提供了科学、准确、定量的理论判定依据,使得采场的生产能力得到提升以及采准工程的布置成本减低.此优化方案可推广应用到类似矿山.     

采场结构参数敏感性正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究采场结构参数对采场稳定性的影响;建立基于指标满意度的多指标正交数值模拟试验综合评价模型,选取采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模等因素,进行4因素3水平的正交数值模拟试验;选取顶板沉降位移、底板臌起位移、最大压应力、最大拉应力、塑性区共5个指标进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析;结合云南某矿进行了实例分析,采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模对采场稳定性的敏感度分别为0.050,0.132,0.315和0.074。研究结果表明：人工间柱宽度是影响采场稳定性最敏感也是最重要的参数,随着人工间柱宽度加大,采场趋向不稳定;采场长度和再造结构体弹模对采场稳定性有显著影响;采场宽度对采场稳定性的影响较小。     

基于强度折减与ANN-GA模型的采场结构参数优化

为了得到合理的采场结构参数,对采场矿柱进行强度折减,采用矿柱塑性破坏区贯通作为相邻采场整体失稳的判据,参照类似矿山,确定采场结构参数选取范围,并结合FLAC3D数值分析软件得出选取范围内的数组参数组合下的安全系数,将所得安全系数作为BP神经网络的训练样本拟合各组合参数与安全系数之间的非线性关系。根据矿山工程实际情况,确定遗传算法适应度函数,从而搜索出选取范围内适应度函数的最优解以及最优解所对应的参数组合。结果表明：以某一铜矿为例,运用该方法求得最优解为0.2,对应的参数组合为：控顶高度 7 m,矿房跨度12 m,矿柱宽6 m。大大减少了数值模拟工作量。     

基于Mathew与数值模拟法的采场结构参数优化及稳定性研究

 为了确定合理的采场结构参数,针对单一应用Mathew或者数值模拟法的不足,本文将这两种方法结合起来,通过工程地质调查结果确定出Mathew法中稳定性系数N,结合稳定性图表N-S之间的关系确定出形状系数S;同时,参考类似矿山的采场结构参数,提出几种具有相同形状系数的采场结构参数方案,并对每种方案进行数值模拟。通过对各方案中应力、位移、塑形破坏区体积的分析,确定出合理的采场结构参数。结合具体工程实例,对现场实验结果进行分析表明,将两种方法结合所确定出的采场结构参数对矿山生产实践具有一定的指导意义。     

缓倾斜薄矿体连续开采的采场稳定性数值模拟

介绍了ＲＦＰＡ′９８ 数值模拟计算软件的特点和计算方法,并结合湘西金矿深部无间柱连续开采技术研究课题,建立了采场数值模拟计算模型,分析了采场的稳定性．通过计算,准确模拟了采场回采过程中的应力分布情况,为优化采场结构参数和指导采场地压控制提供了可靠的理论依据．     

基于高斯过程优化与FLAC3D数值计算的岩体力学参数反分析方法

为了解决大型地下工程中岩体力学参数反分析的高计算代价问题,将适用于高计算代价优化问题的高斯过程优化方法与FLAC3D数值计算相结合,提出一种新的岩体力学参数反分析方法。研究结论表明,与传统的参数反分析方法相比较,高斯过程优化方法的数值计算重分析次数显著降低,计算耗时明显减少,更适用于高计算代价的岩体参数反分析问题。     

基于化学注浆预加固的破碎矿体采场结构优化数值模拟

汤丹铜矿4号矿体厚大软弱破碎,围岩松散、炮孔成孔率低;优选MP 364矿用树脂进行化学注浆预加固,并在3采2分段进行现场化学注浆试验,确定化学浆液扩散方式、注浆压力及扩散半径等参数,建成注浆工艺系统。通过FLAC 3D及ANSYS等软件建模,并对地表岩移、顶板位移、采场支撑体系塑性区以及矿柱最大主应力进行数值模拟分析。研究结果表明:按照推荐注浆材料配比及工艺施工,岩体强度及完整性得到较大提高,炮孔成孔率提高22%;化学注浆后,由于岩体强度及矿体完整性得到提高,拟通过增大矿房暴露面积以提高矿石回收率。注浆后,在保证安全且保持矿柱尺寸不变的情况下,矿房暴露面积提高约50 m2,则矿石回收率可以提高约10%以上,提高了矿山经济效益。     

夏楼铁矿采场跨度优选数值模拟研究

根据夏楼铁矿开采技术条件,选取了分段空场嗣后充填采矿法以及12.5 m的分段高度,并初步确定了采场跨度范围.通过采用数值模拟方法,对采场初选的跨度进行研究,从采场顶板应力变化规律进行分析,得到了采场跨度的合理值为12 m.     

2081工作面煤岩体力学参数的选取及UDEC数值模拟分析

由于12081采场围岩运移的复杂性,现场实测的数据反映的只是某一方面或者几方面的规律,对顶板活动难以有一个全面了解。研究方法采用相似模拟只能在部分方面取得较好的成果,但是会消耗较高成本。实验周期经较长,并且一次只能模拟一种状态。近年来,采用数值模拟方法能得到相似模拟所达不到的效果。     

12081工作面煤岩体力学参数的选取及UDEC数值模拟分析

由于12081采场囤岩运移的复杂性,现场实测的数据反映的只是某一方面或者几方面的规律,对顶板活动难以有一个全面了解.研究方法采用相似模拟只能在部分方面取得较好的成果,但是会消耗较高成本.实验周期经较长,并且一次只能模拟一种状态.近年来,采用数值模拟方法能得到相似模拟所达不到的效果.     

径向热管换热器壳程数值模拟及结构参数优化

利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示:换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成一个楔形的涡流区,速度在流体出现脱体的地方达到最大;湍流强度在涡流中心区域也达到最大值,中心区域的换热强度明显高于热管两侧边缘处,管束尾部的烟气温度低于管边缘处的烟气温度。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在10%以内。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程烟气对流换热进行分析研究,得到径向热管换热器结构优化参数:横向管距为114~120 mm;纵向管距为120~125 mm;翅片高度不应高于26.5 mm;翅片间距为6 mm。     

基于安全系数和可靠度的极破碎矿体进路优化

基于极破碎矿体开采条件极其复杂、难以确定合理的进路断面参数等问题,建立下向进路薄板力学模型,得到进路承载层抗拉强度破坏判据。在此基础上运用安全系数法和可靠度理论研究进路宽度和高度对承载层拉应力的影响,并对这2种方法所得结果进行比较优化出最佳进路断面,进而开展ABAQUS数值模拟和现场试验验证断面优化的合理性。研究结果表明:进路宽度对承载层拉应力的影响较大,可采用\"小宽度、大高度\"的思路优化断面;安全系数和可靠度分析结果存在一定差异,且可靠度分析更合理;数值模拟结果与工业试验结果及可靠度分析结果较吻合,表明采用可靠度理论优化极破碎矿体进路断面是可行的,可实现极破碎矿体安全高效经济开采。     

无底柱深孔后退式崩矿法采场结构参数优化

为实现某铅锌矿山无底柱深孔后退式崩矿法安全高效开采,开展采场结构参数优化研究.实测-650 m中段原岩应力,运用Surpac-FLAC3D模型生成技术构建数值分析模型,进而采用多元应力回归方法反演初始地应力场.通过弹性力学小薄板理论分析得到顶板稳定性随采场结构参数的变化关系,结合实际采准条件,提出采场结构参数初选方案.基于反演地应力场,进行初选方案开采数值分析,获得各方案力学响应指标.引入多目标理想点法决策,考虑安全和经济指标,计算方案评价指标集与理想解的向量近似度,优化确定该矿无底柱深孔后退式崩矿法采场结构参数为矿房采场宽10 m,矿柱采场宽8 m.     

大型地下峒室围岩局部失稳与支护数值分析

利用节理岩体有限元程序,模拟了南芬铁矿1#驱动站大峒室的开挖与支护过程,分析了该峒室围岩局部失稳的原因,取得了令人满意的结论,对现场施工具有借鉴意义.     

节理岩体数值模拟及力学参数确定

采用FLAC3D程序和离散裂隙网络技术构建的遍布节理岩体模型能同时考虑节理岩体中节理和岩体的作用,具有概念清晰、建模快捷、计算效率高等特点. 首先对现场结构面测绘数据进行统计分析,获得其概率分布特征参数,在此基础上分两尺度考虑节理并确定其离散裂隙网络模型;其次基于离散裂隙网络模型构建相应的节理岩体模型,研究其强度特征并获取工程岩体单轴抗压强度;结合Hoek-Brown、Mohr-Coulomb准则及最大围压拟合综合确定节理岩体力学参数;最后将拟合所得参数用于边坡稳定性分析,分别运用强度折减法和极限平衡法计算两种模型的安全系数,对比发现计算结果基本一致,表明所提出的研究思路用于确定节理岩体参数是可行的.