采场内结构体解算及其稳定性计算

采场内结构体的存在对矿块安全回采影响较大,开展其解算方法与稳定性计算方法研究具有重要意义。应用一般块体理论,以采场四周的开拓巷道结构面调查数据为基础,运用GeneralBlock程序初步解算出采场内结构体,分析结构体的真实性,制定真实性分级表。结合3DMine软件,用定义包裹长方体的方法准确刻划结构体的位置,建立简单材料力学模型,计算出固定结构体的最小固定面面积。对于解算出的结构体,在块体可移动性定理和稳定性原理的基础上,运用材料力学、集合等方法,分析矿块回采过程中结构体可移动性,计算结构体稳定性系数。研究成果成功解算出采场内结构体并进行了稳定性分析,对于裂隙岩体加固与采矿工艺优化具有较好的指导意义。     

模糊评判在露天转地下矿山的矿房结构参数优化中的应用

模糊评判法能较好地解决方案选择的问题。本文针对石人沟铁矿露天转地下矿山过渡期开采期间,矿山地下开采带来的露天边坡、地下采场稳定性问题,通过数值模拟,得到地下第一中段开采时地下采场和边坡的应力、应变数值,并结合矿块的采切比、矿块回采率经济指标,运用模糊数学的方法,建立了考虑经济效益的稳定性模糊评判模型。通过合理确定评价指标的隶属度函数和利用二元排序法构造判断矩阵确定各评价指标的权重,对9种方案进行了综合评判,确定了最优方案,选出了合理的矿房结构参数,既可保证矿山的安全生产,又可保证矿山经济效益。     

考虑岩桥破坏的块体稳定性分析方法

经典块体理论在进行块体可移动性分析和稳定性计算时是分步独立进行的,默认不可移动块体是稳定的,对不可移动块体不再进行稳定性分析。实际工程中,某些阻碍岩石块体运动的“岩桥”可能发生破坏,使得不可移动块体发生滑动。当块体的规模比较大时,在重力作用下破坏局部岩桥的可能性会增高。文中提出一种考虑岩桥破坏的块体稳定性分析方法,不再默认不可移动块体绝对稳定,计算块体稳定系数时,将阻碍块体移动的岩桥的抗剪切力纳入到块体的抗滑力中。该方法首先找出块体所有可能的滑动面和裂隙交线,识别块体沿每一个方向运动时需要破坏的岩桥,基于摩尔-库仑强度准则计算出块体沿每个方向运动时的稳定系数,然后,选取最小的稳定系数作为块体的实际稳定系数,最小稳定系数对应的方向即为块体最有可能的运动方向。     

无底柱分段崩落法采场稳定性分析

无底柱分段崩落法是国内外地下矿山广泛采用的采矿方法。长期以来由于受凿岩、装药以及出矿设备的制约,国内矿山大多采用小结构参数的无底柱分段崩落法,所产生的地压问题十分严重,开采效率低。近年来无底柱分段崩落法朝着增大采场结构参数的方向发展,不但有利于改善采场稳定性,同时还降低了生产成本。因此,开展采场稳定性分析有利于实现安全、高效开采。采用三维有限元方法对10 m×10 m、15 m×15 m、15 m×20 m共3种不同结构参数的崩落法采场进行了数值模拟,对进路开挖与矿石回采两个不同过程的巷道顶板竖直位移、主应力进行分析。数值计算结果表明：进路开挖时15 m× 20 m 与10 m×10 m的结构参数相比较,巷道顶板的竖直位移降低了20.1%,最小主应力下降了约18.8%;开采过程中顶板的竖直位移、主应力值都比进路开挖时小,采场地压得到改善;进路开挖与矿石回采过程巷道顶板的竖直位移和主应力值都随着结构参数的增大而降低。因此,大结构参数能更好地改善采场地压,增强采场稳定性,采用大结构参数的无底柱分段崩落法是安全可行的     

大型地下洞室不同开挖效应的动态仿真分析

针对云南锡业集团公司个旧锡矿地下采场洞室的开挖技术条件,采用非线性三维有限元法,对其动态开挖过程进行了仿真模拟分析,并优化选择了地下采场洞室的开挖顺序.结果表明,不同的开挖顺序,对围岩的稳定性具有显著的影响.     

甘南某金矿地球物理探测与冒顶事故分析

甘南某金矿3号矿体采用空场法开采,于2006年12月4日采场发生冒顶坍塌,造成矿山停产。为了恢复矿山生产和今后矿山生产安全,需要进行采场坍塌原因分析,了解采场塌埋填实情况,以便采取相应安全措施,保证采矿安全。为此,首先根据3号矿体的地质、采矿条件,分析了采场坍塌原因及其主要影响因素。在此基础上,采用地球物理勘探技术,进行了采场空区的电磁法探测,由此揭示了采场的空区填埋情况。同时,圈定了深部矿床的异常区,不仅为矿区恢复生产提供了重要设计依据,而且为矿山深部资源开发提供了重要的参考价值。     

地下洞室动态开挖的三维数值分析及优化研究

针对云南锡业集团公司个旧锡矿地下采场洞室的开挖技术条件,采用非线性三维有限元法,对其动态开挖过程进行了数值模拟分析,并优化选择了地下采场洞室的开挖顺序和开挖跨距,从而得到一些有益的结论。     

地下矿体采动下的露天采场边坡稳定性研究

对于进入中晚期的露天金属矿,为了延长矿山的寿命或露天转地采稳产过渡,通常选择露天与地下联合开采,那么矿体采动下的边坡稳定性问题则尤为突出。在边坡几何形态、上部荷载和材料性质等不变的情况下,极限平衡获得的边坡安全系数为定值,因此,不能用来反映地下矿体采动对边坡稳定性影响。为了克服常规极限平衡方法的上述缺陷,采用基于边坡应力场的矢量和法求解滑动面的安全系数,结合蚁群算法与遗传算法联合搜索边坡临界滑动面,以确定矿体开采前后边坡的安全系数和临界滑动面。最后,给出一个假定算例和两个工程算例说明上述安全系数求解和临界滑面搜索方法的有效性,并揭示了地下矿体开采对露天采场边坡的稳定性的影响。     

磁化率仪在生产矿山的应用

论述了在矿山生产的采准和回采阶段 ,利用磁化率仪快速、准确地测定矿层的厚度和品位 ,指导采场落矿、快速地测定爆堆品位 ,强化出矿过程管理 ,防止过贫化放矿     

矿山采动垮塌机理及隐患结构探查

为了实现地下矿山采动垮塌区域边缘矿体的安全回采,首先采用数值模拟方法进行采动垮塌机理研究,确定垮塌区域大致范围,然后在垮塌区边缘矿体内部掘进巷道对隐患结构进行超前探测,进一步探明隐患结构分布情况,最后通过钻探对数值模拟和超前探测结果进行验证并注浆加固.研究表明:采空区两帮为充填体、上部为矿体时,其采动垮塌破坏机理可以概括为"两帮下部三角形平动-两帮上部圆弧形转动-顶板楔形垮塌-两侧采场条形滑移-上部采场整体下沉".通过对数值模拟、超前探测和钻孔验证的综合运用,可以实现对垮塌区域隐患结构的精确探查和控制.     

政和星溪金矿留矿采矿法改进方案试验

介绍了政和星溪金矿矿山在采矿生产的过程中存在的问题,结合开采技术条件,提出了对原采矿法的矿房结构和底部结构进行改进的试验研究。结果表明,采场结构合理、回采率高、作业安全,经济效益显著。     

FLAC~(3D)在预测采空区地面沉陷损毁耕地中的应用

采空区地面沉陷损毁地表耕地是地下开采矿山引发的主要地质环境问题之一,通过对佛子冲铅锌矿104号矿体的工程地质条件、采场结构参数及原岩应力场进行调研,并在此基础上运用FLAC~(3D)建立采空区数学模型,对佛子冲铅锌矿104号矿体采空后采空区地压力分布、岩体变形移动等进行模拟与研究,预测采空区地面沉陷损毁地表耕地的程度,并根据矿山的实际情况提出防治措施,为保护矿山采空区沉陷区内的耕地提供依据和参考。     

Assessment and Control of Ore Dilution in Long Hole Mining: Case Studies

Unplanned ore dilution has a direct and large influence on the cost of a stope, and ultimately on the profitability of a mining operation. This paper presents the results of an examination of factors influencing ore dilution in a blasthole stoping environment. For the study, a comprehensive database was established, incorporating information related to the design, construction, excavation and cavity surveys of 172 sequentially mined long hole stope case histories from two orezones. Through a review of the case studies, it was demonstrated that, in addition to stope dimension, the amount of unplanned dilution differed according to stope type. Five stope types were identified, based on their position within a tabular blasthole mining sequence. Measured overbreak varies with stope type, with secondary stopes generating a greater volume of hanging-wall dilution than do primary stopes. Furthermore, a case study is presented to demonstrate the role cablebolts installed in the stope hanging-wall play to control ore dilution. The study illustrates relationships between measured hanging-wall overbreak, cablebolt orientation and stope type.     

平底结构浅孔留矿采矿法在得耳布尔铅锌矿的探索与应用

浅孔留矿法是我国金属矿山目前采用的主要采矿方法.本文通过在得耳布尔铅锌矿的探索试验,针对传统浅孔留矿法在生产实际中存在的问题,对底部结构进行了改进,提出了无底柱平底结构装岩机出矿浅孔留矿采矿法,并成功地应用到生产实践中,取得了较好的效果,其探索思路对类似矿山具有借鉴意义.     

南京石膏矿特大突水灾害机理研究

发生于2006年9月11日的南京石膏矿特大突水灾害不仅改变了矿区及外围的地下水流场, 并引发了矿区地面沉降变形, 对地表附属物产生了一定的破坏作用, 造成了包括矿山关闭在内的巨大财产损失。南京石膏矿涉及典型的深部矿山地质工程问题, 影响地下开采稳定、矿山灾害和环境问题的主要因素是矿体及围岩的岩性结构及岩体结构构造, 特别是断裂构造及其影响带裂隙发育情况、富水性、导水率。围岩的岩溶强烈富水带的存在是矿坑突水的直接水源; 矿体的软岩特性、矿山开采扰动使采场周围的应力场重新分布、开采对断裂构造及裂隙带等结构体的活化作用都加剧了突水灾害的发生。     

神东矿区浅埋深薄基岩上覆厚松散层水害治理

针对神东矿区煤层埋深浅、上覆基岩薄、厚松散含水层的地质条件,在回采期间,尤其是在第一次老顶断裂后,极易发生溃水溃沙。为了实现安全回采,研究了极具代表性的上湾煤矿12207工作面切眼区域,通过对该区域冒落带和导水裂隙高度,防水、防砂煤岩柱高度的研究,预测了矿井涌水量。依此为依据,采取了水文地质补勘、施工直通泄水孔、井下探放水、地面注浆等工程措施和井下工作面排水系统的建设等措施,实现了安全回采。      

开挖对岩体稳态扰动与滑移机制的模拟试验研究

矿山岩体工程开挖将引起周围岩体的移动和变形 ,如果某区域的岩体受到不同开挖工程的共同作用 ,那么岩体内应力状态将是各个影响因素综合作用的结果。本文将应用底面摩擦模型试验方法 ,主要研究和探讨在先期进行地下开采 ,然后进行露天开采条件下 ,边坡岩体的动态滑移机制及其变形规律 ,以便为此类矿山后续开采设计及边坡岩体动态分析提供科学依据。     

辽宁省抚顺矿区宏观地质结构及其工程效应分析

抚顺采煤已有百余年历史,由于各种原因造成了一系列地质灾害:滑坡、矿震、地表沉陷和地裂缝等。矿区的中部和西部的形成带状的地表拉裂和建筑物破坏;软岩区形成大面积的地表沉陷,硬岩区形成脆性和线性拉裂,这些现象与矿区地质结构是分不开的。通过对矿区地质结构和矿区地层构造演化研究,认为抚顺矿区地质灾害是发生在花岗岩与火山岩之间的"凹槽"内,是有限的。根据矿区主断层F1、F1A交汇点位置,将矿区地质结构类型划分为三种类型,并通过FLAC二维数值计算对三种类型的典型剖面进行了数值模拟和验证,合理地解释了矿区地质灾害的产生机理和发展趋势,为抚顺矿区地质灾害综合治理和采煤规划提供了科学依据。采用地质结构控制论来研究城市地质灾害提供了新的思路和方法。     

Seismicity associated with mining

The virgin state of stress in the earth's crust is disturbed by mine excavations which result in stress concentrations in the rock. Rock emits seismic pulses when subjected to stresses approaching in value the strength of the rock. Mining gives rise to seismic activity ranging from microseismic events radiating 10⁻⁵ J (M - 6) to rockbursts or tremors radiating 10⁹ J (M5).

Rock failures in mines fall into four main categories: rockfalls, in which loosened rock falls mainly under its own weight; rockbursts which are violent failures of rock and may cause damage to excavations; bumps, which are violent failures, but which do not cause damage to the excavations; and outbursts in which the rapid release of gas causes rock to be ejected into the excavation. Microseismic activity is associated with all these four categories of rock failure.

Rockbursts and bumps occur in deep metalliferous mines in which thin tabular deposits in strong, brittle siliceous rocks of igneous or metamorphic origin are worked. The seismicity associated with mining appears to have many features in common with those natural earthquakes. However, the mechanics and dynamics of mining can be analysed relatively completely and the excavations provide access to the source region of the seismic events.

Comprehensive studies of rock deformation and fractures have been made on several gold mines of the Witwatersrand System. The gold-bearing reefs are mined at depths of down to more than 3 km below surface by stoping. This creates flat voids in the quartzitic strata extending laterally for distances of up to several kilometres with an initial excavated thickness of a metre. Geodetic-type measurements in tunnels and boreholes traversing the rock mass around these excavations have shown that the rock mass responds elastically over long periods of time to the extension of the boundaries of the excavations resulting from advancing the stope faces. Failure of the rock in the regions of maximum stress concentration near the edges of these excavations is an unavoidable concomitant of mining. It gives rise to new fracture planes closely parallel to the stope faces and to continuous seismic activity. The foci of seismic events with magnitudes from less than 0 to greater than 3 are found to occur mainly within tens of metres of the advancing stope faces. Diurnal and weekly distributions of seismic activity and of deformation show that the failure of the rock is time-dependent. The seismic radiation efficiency has been found to be of the order of 0.1%.

The seismicity is related to the spatial rate of energy release associated with the extension of the excavations and the incidence of seismic events and their magnitudes can be predicted statistically from calculated values of this quantity.