中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°～70°及矿体厚度6～10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明：利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%～25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%～25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示：矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。     

垂直分区与组合放矿在倾斜中厚矿体中的应用

针对无底柱分段崩落法应用于倾斜中厚矿体时易出现矿石贫损大的问题,提出了垂直分区与组合放矿方案.通过物理模型进行了三组放矿实验方案,方案一采取截止品位放矿,方案二和方案三采取组合放矿.方案二与方案三的不同之处是方案三增大了下盘区段的贫化率.实验结果表明,方案一回收率最高(η=86.3%),对应的岩石混入率也最高(ρ=29.5%),方案二和方案三的回收率均达到了80%以上,但方案二的岩石混入率(ρ=18.2%)比方案一下降了11.3%.对三组实验结果进行经济评价,得出方案二为最优方案.通过采区试验,进一步验证了该方案的可行性及优越性.     

缓倾斜中厚矿体充填开采上覆岩层运移规律研究

针对缓倾斜中厚矿体下行充填开采过程中岩层移动和地表塌陷规律展开了研究.通过FLAC3D三维数值计算确定典型勘探线剖面,以河砂为骨料,重晶石粉为胶结剂进行大型相似材料模型试验,利用3DEC数值分析软件对模型试验结果进行验证分析.结果表明,充填开采能有效抑制岩层移动和地表塌陷,使地表沉降范围集中在矿体顶部且沉降中心随下行开采过程中向矿体中心移动;深埋矿体的开采对上覆岩层移动范围的影响较浅埋矿体的采动影响小;岩层移动塌落的角度随开采深度的增加先变小后变大,最终沉降以筒型陷落为主.     

武钢程潮铁矿西区放顶工程顶板地压问题的计算机模拟

采用有限单元法对程潮铁矿西区放顶过程中地压重新分布的规律进行分析，为矿山正确地确定回采顺序和对地压进行预测、管理提供了理论依据。     

矿岩软破缓倾斜中厚矿体采矿方法

玉石洼铁矿深部属难采矿体，原采用有底柱崩落法，存在采准工程最大、施工困难和矿石损失贫化大等问题，为此，提出设回收进路的无底柱分段崩落采矿法，实施后效果显著。     

急倾斜薄矿脉安全高效开采方法的选择

针对上下盘围岩不稳固急倾斜破碎薄矿脉,提出分段矿房嗣后充填法、分段凿岩阶段出矿嗣后充填法、无底柱分段崩落法等三种可行的采矿方法。通过技术指标、效率、优缺点等多方面比较和分析,最终选择采用无底柱分段崩落法开采该矿脉。     

急倾斜煤层分段开采下部煤岩体应力及位移演化规律

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明：上分段开采后,下部不同深度煤岩体卸压范围均呈长轴沿煤层走向的椭圆状,但卸压范围并不对称,底板侧和顶板侧的煤岩体卸压程度不同,靠近底板侧卸压程度更大。下部煤体卸压深度大小为底板侧>工作面中部>顶板侧。煤层底板不同深度出现不对称卸压区,靠近回采分段上端部的煤层底板处垂直应力明显集中。急倾斜煤层分段开采,段高对下部煤体的卸压深度范围影响较小。开采深度不同时,随着埋深增加,工作面下部煤岩体应力集中区域增大,下部同一深度煤体的垂直应力、垂直位移均出现明显增加,开采深度对工作面下部煤岩体的卸压范围影响明显,埋深越大卸压范围也越大。     

无底柱分段崩落法开采顶板围岩崩落机理

以武钢程潮铁矿西区开采为工程背景,采用现场钻孔监测与相似材料模型实验相结合的方法,对无底柱分段崩落法开采过程中顶板围岩的变形和崩落规律进行了系统研究.首先,结合矿体赋存条件、地层结构和开采进程,设计两个钻孔实时监测顶板围岩的崩落规律.其次,以模型相似理论为基础,确定了所要研究模型的剖面和几何尺寸,设计制作模型,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力、应变和破坏特征,并对百分表数据、应力盒数据、围岩位移和围岩破坏裂纹进行系统分析.研究成果初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律.     

不同间距上保护层开采卸压效应UDEC数值模拟

为了对比研究不同间距上保护层开采时对被保护煤层的保护效果,利用UDEC软件对不同间距上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到不同间距保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力和位移变化规律,结果表明:上保护层开采后,采空区下部的被保护层垂直应力随间距的减小而减小,垂直位移随间距的减小而升高.并且模拟得出开采后不同间距被保护层的卸压率、卸压角和变形膨胀率,为预防煤与瓦斯突出,优化卸压瓦斯抽采系统,提高卸压瓦斯抽采质量浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据.     

巷道卸压法应力迁变规律及卸压参数的确定

北?河铁矿-95 m水平4#采场进路联巷及回采进路在掘进过程中或成巷后不久就发生片帮冒顶,采用密集的U型可缩式金属拱架仍未能控制住巷道围岩的变形与破坏.利用flac3d数值模拟的方法研究了不同卸压高度和宽度下采场进路应力分布状态,模拟结果表明,卸压对巷道不同部位的不同应力具有不同程度的卸压效果,卸压可有效降低仰拱处剪应力及巷道仰拱、两帮和底角的最大主应力,巷道顶底板的最大主应力随卸压工程的开挖而增加,卸压宽度对卸压效果影响显著,在北?河铁矿条件下卸压工程超出巷道边界1~2 m为宜.根据数值模拟结果和-80 m分段回采界线的位置,确定卸压工程范围,采用房柱法进行卸压后,采场的应力集中程度得到有效降低,安全回采矿石15万t,并为高应力矿山开采提供了卸压开采的新思路.     

急倾斜薄矿脉崩落法开采及崩落散体的承载机理

以金厂沟梁金矿为工程依托,利用崩落矿岩散体的承载机理,提出了急倾斜薄矿脉破碎矿体崩落法开采方案.运用数值计算手段,研究崩落矿岩散体的承载机制,分析分段高度对崩落矿岩散体承载效果的影响.计算结果表明:与空场法开采相比,崩落法开采有效改善了采场围岩的稳定性,围岩塑性区体积减小了58.4%.随着分段高度的增大,崩落矿岩散体对围岩的支撑作用相应减弱,但影响较小.研究结果表明,采用崩落法回采急倾斜薄矿脉破碎矿体是合理的、可行的,同时也为该类矿体的回采提供了新的思路.     

自然崩落采矿法的颗粒流数值模拟

以自然崩落采矿法为研究对象,利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法矿体崩落规律. 以某镍铜矿的地质条件及矿岩物理力学性质为依据,采用数值模拟的方法分析了自然崩落法的崩落规律. 结果表明:PFC2D模型在分析自然崩落过程中力学机理的同时,能有效地模拟自然崩落法采矿过程,并且能直观地给出矿体在崩落过程中各种参数的具体形态变化. 利用PFC2D模型预测该镍铜矿自然崩落法初始崩落拉底半径为10 m,连续崩落的拉底半径为22 m,有效地指导该矿自然崩落法的放矿.     

冲击地压工作面爆破卸压效果的数值模拟

随着煤矿开采深度增加，综放开采回采巷道易发生冲击地压危害。研究综放工作面回采巷道冲击地压发生机理，结合工程实例，运用FLAC^3D软件模拟综放面回采。分析了采用卸压措施前后煤层顶底板及两帮煤体移动变化规律、深部煤岩体受栽及变形破坏规律、煤层应力变化及转移规律。研究结果对防治冲击地压有一定参考价值。     

爆炸衬砌过程中流态砂浆内应力变化规律的数值模拟

应用DYNA-2D有限元程序,对爆炸衬砌过程中流态砂浆内的应力变化进行了数值模拟研究。研究表明,流态砂浆进入应力振荡阶段后,应力振荡的特征是砂浆内各单元不仅沿径向呈层状振荡,而且还沿切向呈团状振荡。在应力振荡初期,以沿径向层状振荡为主;在炸药爆炸并达到最大压力的同时,砂浆内部各单元受到最大压应力的冲击作用。     

大采高综放采放比的初探

针对综放开采采放比对工作面采出率及煤质的重要性,通过实验室相似材料模拟实验,以内蒙古某矿条件为研究对象,对不同采放比进行效果分析,得出1.15±0.25为最适,为类似厚煤层大采高综放开采合理采放比的确定提供参考数据。     

东圪堵煤矿6-2号煤层放顶煤开采可行性分析

分析了东圪堵煤矿6-2号煤层埋深、煤层裂隙、煤层夹矸情况、顶板情况、采放高度比等情况,指出6-2号煤层的顶煤冒放性一般,通过数值模拟,得出顶煤有明显的滞后垮落现象,顶煤回收率较低,因此东圪堵煤矿6-2号煤层不宜采用综采放顶煤开采的结论。     

大安山矿倾斜近距离煤层群上行开采可行性研究

 针对大安山煤矿煤层群上行开采回采巷道围岩控制、开采滞后、水平接替困难及单一工作面回采率不高等实际问题,分别运用理论推导和数值模拟分析方法对倾斜近距离煤层群上行开采的顶板运移及矿山压力变化规律进行了研究演算.为确定大安山矿煤层群开采顺序,根据大安山具体地质条件并结合现场实践对大安山煤矿各煤层进行分析,运用数值模拟分析的方法进行模拟研究.分析结果表明,煤层间的间距对能否采用上行开采具有决定性作用,模拟结果显示当依次开采3、4、5号煤层后,5号煤层顶板剪切破坏高度为18m,远小于6号与5号的间距35.98m.因此,大安山煤矿近距离煤层群采用上行式开采是可行的,结合现有开采技术条件,最终确定采用先对3、4、5、6号煤层进行上行开采,然后开采2号煤层的开采方案.     

综放全厚开采20 m特厚中硬煤层数值模拟研究

针对酸刺沟煤矿6-1号煤层的具体条件,基于矿山压力对顶煤的压裂作用,运用数值模拟方法系统研究了综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的合理工作面长度和工艺参数。主要结论有:工作面前支承压力峰值随工作面推进距离增大而变化;工作面前支承压力峰值随工作面长度的增加而增大;顶煤破坏系数随工作面推进距离和工作面长度的增加而变化。考虑矿山压力对顶煤的压裂作用,20m特厚中硬煤层综放工作面的长度应大于300 m;建议综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的底层工作面应采用4.5 m的大采高;支架合力作用点位置和支架阻力对顶煤压裂和支护系统的稳定性起着十分重要的作用;给出了合理的开采工艺参数及其匹配。     

基于ANSYS/LS-DYNA的击针撞击应力数值仿真

本文针对自动武器中重要但又容易出现断裂的击针,从应力分析的角度出发,利用有限元分析软件ANSYS,建立了击锤撞击下击针应力仿真的有限元模型,计算得到了击针的应力、速度、位移等参数.从仿真结果可知,击针的危险断面不在击针的尖端,而在距离尾端约15 mm处,这与击针实际发生破断的位置相一致,说明该仿真方法能够较真实地模拟击针的应力分布状态.危险断面内的最大应力并没有超过材料的屈服极限,所以击针的断裂不是因为瞬间应力过大引起的,而是在交替-拉压应力的作用下疲劳破坏的,因此,要提高击针的寿命,首要的是提高接近尾端区域的表面质量,减小应力集中以降低循环应力的幅值.     

深海采矿长管线系统布放过程的数值仿真

运用非线性有限元方法,将深海多金属结核开采系统的扬矿硬管、扬矿泵、中间仓和扬矿软管等部分等效为不同属性的管单元,建立了1000 m水深海洋试验系统扬矿子系统的有限元分析模型;采用Morison公式计算了水下管线的液动力载荷.基于该模型,进行了长管线系统布放过程的动力学数值模拟,得出了在不同布放操作模式下扬矿子系统的各种动态响应,尤其是软管初始构形的动态形成过程;仿真显示了在某些布放操作模式下,软管缠绕现象发生的全过程.研究结果表明:集矿机着底后,在下放硬管的同时,应通过集矿机的运动使软管尽早地形成马鞍形,以有效地消除缠绕现象.