基于多方法联合的露天转地下境界矿柱厚度优化

以山东黄金集团归来庄金矿露天转地下工程为依托,基于理论计算、比例跨度法和相似条件类比法等多种方法进行联合分析,确定归来庄金矿露天转地下境界矿柱的最优厚度范围为6~15m.基于FLAC^3D,计算不同厚度境界矿柱条件下,地下开采对境界矿柱和边坡稳定性的影响.结果表明,当境界矿柱厚度小于10m时,地下开挖导致顶板变形量较大,且境界矿柱厚度越小,位移增量越大;当境界矿柱厚度大于10m时,地下开挖导致的顶板变形较小且趋于平稳,10m为境界矿柱厚度的最优值.     

诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳

在露天转地下过渡期利用诱导冒落法回采挂帮矿时将引发边坡大规模失稳,这将对坑底的露天采矿、露天运输系统以及地表设施和建筑产生威胁.岩体结构对边坡失稳的发展有着关键的控制作用,通过非连续变形分析(DDA)方法研究了不同边坡岩体结构下,采用诱导冒落法回采挂帮矿时引发的边坡失稳过程.通过7组岩体结构各不相同的边坡模型,得到三种边坡失稳模式:滑移失稳、倾倒失稳、复合失稳,不同的边坡失稳模式导致不同的边坡破坏程度及破坏规模.最后以海南铁矿为背景,对诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳过程进行了实例分析,为挂帮矿的开采设计和边坡失稳风险预测及预防提供技术支撑.     

露天转地下开采方案优化及边坡稳定性分析

以孟家堡铁矿露天转地下开采的实际情况为工程背景,利用强度折减法和FLAC3D数值模拟方法,以塑性区贯通、计算不收敛及位移突变为失稳判据计算边坡安全系数,确定潜在滑移面,分析静态及开采扰动下的边坡稳定性;根据随采深下降的边坡破坏规律,对开采方案进行优化.分析结果表明,无开采扰动下边坡安全系数为194,满足稳定性要求;不留境界矿柱的无底柱分段崩落法地下回采过程中,覆盖层厚度要达到25m,其起到吸收并转移应力和减缓边坡能量耗散速度的作用.     

基于RFPA-SRM的露井联采边坡稳定性研究

文章结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM分别模拟了单一露天开采条件下和露井联采条件下边坡岩体的变形破坏过程,计算了2种条件下边坡的稳定性.通过对模拟结果进行分析研究表明:相对于单一露天开采来说,露井联采时边坡大范围岩体的剪应力升高,变形加剧,内部产生新的裂隙,和原有裂隙相互连通致使岩体强度显著弱化,边坡稳定性下降;应力环境的改变是露井联采边坡稳定性下降的根本原因.     

干堆排尾对露天坑坑下采场稳定性的影响

针对铜绿山露天转地下矿山利用露天坑干堆尾砂技术,采用FLAC3D数值软件,运用强度折减法及拟合函数位移突变特征法,对露天坑尾砂堆积过程进行破坏判定及稳定性安全系数求解,从而分析露天坑排尾的可行性。研究结果表明:当尾砂堆高h=0 m时,最优境界顶柱高度H=20 m,可允许的采场跨度D34 m,主要破坏形式是空区顶板两端剪切破坏;当h0 m和D30 m时,采场有垮塌现象,露天坑台阶塑性区明显;当h160 m时,空区塑性区面积及顶板位移迅速增大,堆积对空区的破坏程度大为增加,采场的合理跨度进一步减小。     

露井联采边坡稳定性数值模拟

为了揭示露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律,结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM模拟岩体的变形破坏过程,分析了边坡的稳定性,表明受到双重采动的影响,边坡岩体的变形加剧,稳定性下降.该成果对露井联采矿山具有一定的参考价值和指导意义.     

露天矿山高陡边坡变形破坏的工程地质模型

我国的大多数大中型露天矿山已经或即将进入深部开采.随着边坡的加高加陡,露天边坡稳定性维护的难度和采场破坏的概率越来越大.由于矿体赋存条件的制约性,矿山边坡的变形破坏模式与地质构造特征、岩体结构特征的关系极为密切.本文通过系统地现场工程地质调查和实验研究,基本掌握了水厂铁矿的地质构造特征与工程地质条件.边坡变形破坏机理和主要破坏模式,建立了水厂铁矿高陡边坡地质模型,为采用极限平衡分析和数值模拟相结合的方法进行边坡稳定性分析和设计提供依据.     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

复合采动下边坡岩体滑移规律及其数值分析

在数值分析与实际变形分析的基础上,探讨复合开采影响下岩体内部的应力变化特点,由于在地下与露天复合开有作用下,岩体变形的叠加作用与变化特征取决于２种采矿的各自开挖量;当边坡角较小时,岩体变形更多地表现地下采动特性,而在相同地下采动影响下,随着露天边坡角增大,其相应的变形范围和变形深度均增大：２种开挖量大小直接影响各单元体主应力矢量大小和方向,并且其中每个开挖量的变化都将使岩体产生不同的破坏特点和９骨     

风化岩质边坡破坏概率及其数值方法

由于矿山岩体的复杂性,影响露天矿山边坡稳定性的诸种因素均难以精确观测。根据露天矿山工程实际情况,本文主要考察风化破碎的一类岩质边坡失稳问题;把矿山岩体视为宏观均质各向同性介质,依此建立评价边坡稳定程度的力学和数学模型,计算边坡的破坏概率。为此,文中对破坏概率的计算问题给出了一种新的数值方法,进而可对边坡破坏概率进行定量地计算分析,为评价边坡稳定性提供科学之依据。     

露井联采下边坡体变形机制的研究

在露天和井工同期开采下,因边坡体处于井工开采的影响范围内,两种采动效应互相扰动、互相叠加和互相影响,从而构成了复合叠加的作用,边坡体的变形表现为露天和井工两种采动效应叠加的变形机制。以紫金山金铜矿露井联采实例为工程背景,应用Midas GTS软件建立露井联采作用下边坡体三维分析模型,并采用FLAC3D数值模拟软件对三维模型进行数值分析,通过研究各个开采阶段露天边坡体的水平位移、下沉值及应力值,总结露井联采下边坡体的变形机制。     

露天煤矿岩质高边坡下充填开采研究

为研究在露天煤矿岩质边坡下开采对边坡稳定性的影响,以阜新矿区某露天煤矿边坡为研究对象,采用相似材料模拟进行边坡下充填开采的研究,并使用有限元软ADINA建立三维模型,采用有限元折减法计算了未开采、全陷开采和充填开采边坡的安全系数。研究表明,充填开采后边坡的安全系数明显大于全陷开采的安全系数,充填开采能有效地控制露天矿岩质边坡的移动和变形,边坡的位移值沿坡脚向坡顶方向逐渐减小,对边坡稳定影响较大的因素为坡顶边缘位置的水平移动和水平变形,在露天煤矿岩质边坡下进行充填开采是切实可行的。     

露天转地下开采模型试验系统及其应用

为研究露天转地下开采条件下,高陡边坡与地下采场围岩的变形和应力变化规律,研制出一种高陡边坡露天转地下开采模型试验系统.该系统由开采模拟方法和开采模拟系统组成,其中,模拟试验方法包含完备的模型制作和开采模拟技术,开采模拟系统包含模型框架、模型制作设备和模型监测系统.以大冶铁矿狮子山矿段为工程背景,运用该系统进行露天转地下开采模型试验研究,得到开采过程中矿区边坡、地下采场围岩的变形规律和破坏特征.研究结果表明:该系统具有良好的适应性,可满足露天转地下开采及其他大型地下工程物理模型试验研究的需要.     

具有深凹特征的改进挂帮矿诱导冒落开采方法

大孤山铁矿为大型深凹露天铁矿山,在露天转地下过渡期中,采用诱导冒落法开采挂帮矿的新型露天转地下过渡模式.对大孤山铁矿现存挂帮矿进行三维建模分析,依据过渡模式的露天地下协同开采的安全要求,选择南帮挂帮矿作为过渡期第一阶段露天地下协同开采区域,通过采用合理的回采顺序控制边坡上塌陷坑范围和塌陷坑容积,使滑移体全部滑入塌陷坑.开采东帮挂帮矿为露天转地下第二阶段,利用露天原有运输系统迅速提高地下产能,并采用合理方式控制东帮边坡滑移岩体.最后采用该方法对大孤山铁矿露天转地下进行方案设计和验证.     

阳山高岭土矿山坡变形及岩体滑移的研究

阳山西坡由于在其下开采高岭土矿所形成的地下采空区引起的山坡变形和破坏。具有与一般斜坡变形破坏所不同的特征,可将其分为四个变形特征区:即牵引式塌落区、坐落式塌陷区、地堑式塌陷区和变形影响区。本文还讨论了山坡岩体滑移的机制及其稳定程度,指出阳山山坡目前岩体是往地下采空区滑移而不会产生大规模岩体的沿坡滑动的结论。     

采动和降雨影响下含深大裂隙岩溶山体破坏机制

为阐明采动和降雨入渗条件下含深大裂隙岩溶山体变形和破坏规律,以贵州省纳雍县普洒滑坡为例,通过块体离散元数值分析,探讨煤层开挖扰动和降雨入渗作用下含深大裂隙岩溶山体失稳破坏机制。结果表明,随着M10和M14煤层开采,山体上覆岩层向采空区方向下移,新生裂隙向坡表发育。工作面上覆岩层裂隙带高度随采空区范围的增大而增加,M10和M14开采结束后,裂隙带分别发育至30倍和40倍采高,坡顶深大岩溶裂隙向坡下扩展。降雨入渗后,上覆岩层裂隙带与深大岩溶裂隙贯通,在孔隙水压力作用下深大岩溶裂隙向坡表扩展形成贯通滑动面,岩溶坡体发生崩滑破坏。研究发现,地下采动是普洒老鹰岩山体变形破坏的控制因素,后续降雨是山体失稳的主要诱发因素。     

露天煤矿选采理论及方法研究

针对露天矿开采过程中因选采效果不好而造成的矿产资源损失及贫化问题,通过理论分析与计算,研究选采工艺、开采程序、台阶高度对选采效果的影响。分析不同采掘设备的选采效果,以根据不同煤岩选采类型的特点选择最优的选采工艺。以单个台阶推进模型为研究对象,计算分析露天矿开采过程中不同推进方向的选采技术指标,以矿山经济效益最大化为目标,建立了煤层最小选采厚度优化模型。通过建立数学模型推导出台阶高度与煤炭损失率、岩石混入率、最小可采厚度、最小剔除厚度的的函数关系,进而找出通过优化台阶高度来提高选采效果的方法。以白音华二号露天矿为实例进行了研究,结果表明:通过选择合理的选采工艺、推进方式,优化台阶高度,可以有效提升露天矿选采效果。     

地表移动影响范围与地质采矿条件关系数值模拟

随着采空区增大，地质灾害不断增多，有必要对采动影响范围进行研究。10 mm下沉边界是确定影响范围的重要指标，且FLAC3D适合求解非线性大形变问题，因此可以将其用于探究地表移动影响范围(L)与地质采矿条件的关系。实验以某矿区A工作面和另一矿区B工作面为背景，通过建立数值模型，运用控制变量法探究了L与岩层厚度、松散层厚度、工作面开采尺寸、覆岩岩性的关系，给出了L的计算公式并对变化规律进行了理论与力学分析。结果表明：L与岩层厚度、松散层厚度呈正相关关系，L与采长呈负相关关系，L在关键层变软弱后显示出了轻微增长。研究为煤炭的合理开采及矿区地表建构筑物保护提供科学依据。