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。     

乌东德水电站右岸地下厂房随机块体特征研究

随机块体的几何特征和稳定性是水利水电工程中地下厂房支护设计的重要依据。对乌东德水电站右岸地下厂房随机块体的特征进行了深入研究。对研究区域内实测的裂隙参数进行了分组统计,确定了各组裂隙产状、迹长等参数的分布形式和大小。利用逆建模方法建立了三维裂隙网络模型,获取了各组裂隙的直径和三维密度。采用一般块体方法对地下厂房进行随机块体的识别和稳定性分析,利用GeneralBlock软件进行了10次随机实现,对10次计算结果进行了统计分析和讨论。研究结果表明,结构面与开挖面形成的随机块体集中在地下厂房的顶拱部位,10次随机实现中,地下厂房全长范围内平均每次形成的随机块体为414个;随机块体的平均体积为2.9 m³,最大块体的体积达152.0 m³;可移动块体中,大部分为稳定块体,不稳定块体均以坠落形式破坏;构成可移动块体的结构面多为3~4条,最多可达12条,其中倾W向的中等倾角裂隙是构成块体并可能造成块体失稳的最危险结构面;随机块体的平均深度为1.2 m,最大深度为8.8 m。建议支护锚杆应尽量穿透倾W向中等倾角的长大裂隙,且锚杆支护长度大于8.8 m。     

三峡工程地下厂房随机块体稳定性分析

应用块体理论、正交设计方法对三峡地下厂房围岩中裂隙可能构成的随机块体类型、几何特征与稳定进行了分析。所获结果表明：三峡地下厂房的随机块体的虽然稳定性较好,但最大埋深仍可达7~8 m,为确保围岩的稳定,系统锚杆的支护长度应大于7 m。     

某地下厂房块体稳定性研究

影响地下硐室安全性的因素很多,不稳定块体是威胁地下硐室安全性的重要因素之一,因此在地下硐室开挖前,根据勘探平硐的资料,搜索出地下硐室围岩的不稳定块体,对于保证施工安全和完工后地下硐室的安全运营是非常必要的.文章介绍了SASW(边坡块体稳定性分析系统)程序在地下硐室中的应用,通过此方法,搜索出地下硐室围岩的潜在不稳定块体,为地下硐室的开挖和运营消除安全隐患.     

黄岛液化石油气地下储库主洞室岩体稳定性分析

针对液化石油气（LPG）地下储库具有高边墙、大跨度、不砌衬等特点,在开挖过程中不仅要解决好围岩稳定性问题,更要确保地下洞室群能长期安全稳定的运行。通过对库区钻孔资料与已施工的巷道地质调查结果分析,采用赤平投影法分析了黄岛LPG地下储库的主要结构面节理,断层与岩脉的产状。根据块体理论,基于块体稳定分析程序Unwedge预测了LPG主洞室潜在不稳定块体的几何尺寸及稳定性,结果表明,在洞库的拱顶只有少量不稳定块体产生,发生大型不稳定楔形体的关键地区是在J2-J3-J4节理组合的顶部和侧墙,为支护设计提供了依据。     

基于块体单元法的岩石边坡安全系数研究

岩石边坡因其结构面数量众多、块体系统及其滑动方式复杂,给危险块体组合的搜索及其安全系数计算带来很大困难。基于块体单元法,对岩石边坡中的危险块体组合搜索及其安全系数的计算方法进行了研究。首先,在块体元强度折减计算的成果下,根据屈服面贯通理论提出搜索危险块体组合的新方法;然后,对安全系数计算方法进行研究,建议在位移突变判据下采用双线性交叉法计算安全系数;最后,进行了单面、双面和多面滑动以及复杂块体系统的算例分析,并与刚体极限平衡法计算结果进行了对比。结果表明,由于块体单元法考虑了力与力矩的平衡及结构面上应力的非均匀分布,其计算结果更准确。该方法有望广泛应用于复杂岩石边坡稳定分析。     

蒙古国图木尔廷-敖包锌矿三维地质建模与资源量估算对比研究

图木尔廷-敖包锌矿是蒙古国一处大型在产矿山。近年来,通过不断调整找矿思路,矿山深部找矿终获突破,在原Ⅰ号主矿体深边部发现了Ⅱ号矿体。在总结矿床地质特征的基础上,利用3DMine软件构建了矿床三维地质模型,运用距离幂次反比法对最终露采境界外资源量进行了估算。结果表明:利用3DMine估算的资源量与Micromine估算的结果基本一致,与传统方法估算的结果也在误差范围之内。由此说明:使用三维地质建模软件估算的资源储量是可靠的,最终露采境界外地质资源储量模型的建立,直观地揭示了深部矿体的空间展布与形态,为矿山露天转地下开采可研和设计提供了基础操作平台,建议矿山露天转地采阶段将该地质资源模型与采掘井巷工程集成在一起,实现资源储量的动态管理。     

基于MapGIS的巷道地质素描图绘制系统设计与实现

根据金属矿山地测数据管理业务需求,首先剖析了巷道地质素描图组成要素,设计了基于MapGIS的巷道地质素描图的绘制流程以及绘制系统的组成模块。巷道地质素描图组成要素主要由基本信息、地层信息、构造信息、水文地质信息、刻槽样轨信息与样品化验信息组成。巷道地质素描图绘制系统主要由数据管理、坐标转换、巷道素描图模板自动生成、组成要素绘制、矿岩类型与面状构造、刻槽样轨自动生成、自动注记、巷道综合地质素描图生成等8个模块组成。接着,采用面向对象的方法,分析组成巷道地质素描图空间实体对象及其实体对象之间的拓扑关系,建立了支持巷道地质素描图自动绘制的逻辑与空间数据模型。最后,基于MapGIS平台及其组件式开发技术,实现了巷道地质素描图绘制系统,绘制了上海宝钢集团梅山铁矿巷道地质素描图,取得了良好效果,为矿山地质图件的信息化建设提供了应用的依据和实践经验。     

基于3DMine的断面法与距离幂次反比法对比

以坦桑尼亚纳钦圭阿大型晶质石墨矿南部矿体为研究对象,基于3DMine软件平台,通过垂直断面法、距离幂次反比法进行资源量估算,对比研究2种资源量估算方法在矿体的体积、品位、资源量方面的区别。结果表明：2种估算方法体积相对误差为6.30%,品位相对误差为1.45%,资源量结果相对误差为7.83%,资源量验算结果在误差范围之内;3DMine中的断面法计算过程自动、准确、高效,利用三维模型体积替代传统公式计算体积,计算结果更加精准;采用距离幂次反比法时,运用三维模型计算矿体体积,用全局验证和交叉验证对搜索椭球体参数的合理性进行验证,最终选择最优搜索椭球体参数,是进行资源量准确估算的关键。综上所述,用距离幂次反比法估算的资源量结果更加准确,计算过程高效、便捷,并可为后期矿山数字化建设提供基础,是今后矿山发展的趋势。     

基于3DMine软件的地质统计学在河北羊崖山铁矿床资源量估算中的应用

现有矿业软件的储量估算模块核心方法主要基于地质统计学。文章以河北迁安羊崖山铁矿床为例,通过3DMine软件在数据资料准备、变异函数确定、块体模型构建及储量报告等多方面的应用,规范了矿业软件在资源量估算方面的工作流程。利用普通克里金法和距离幂次反比法分别进行品位插值,完成资源量估算;并与传统储量估算结果进行比较,分析产生误差原因,建立了开采境界模型,计算了矿山开采储量和保有储量;利用赋值参数分析矿体控制程度,指导未来探矿工程重点部位。     

铜坑矿锌多金属矿体三维可视化模型构建

构建矿体三维可视化模型对指导资源优化开采具重要意义。利用3DMine软件对铜坑矿锌多金属矿体钻孔勘探数据进行整理和分析,构建了矿山地表地形、矿体赋存状态及井巷工程布置等三维可视化模型。     

井下采掘三维定位自动监控系统功能架构设计

设计了井下采掘三维定位自动监控系统的总体结构,详细介绍各个功能模块的设计原理及系统实现的功能。应用三维GIS技术J、ava3D技术建立了矿山三维可视化平台,并在此基础上与矿山井下人员定位系统、矿业产量远程监控系统,集成开发了井下采掘三维定位自动监控系统,实现了井下采掘的实时监控、人员实时定位,降低了矿山开采的安全隐患,提高了对矿山开采的监管力度,能够为矿产资源开发与保护、矿山安全管理等提供信息服务。     

采场结构体回采可移动性分析

采场范围内存在的结构体严重影响地下矿山安全生产,分析不同回采顺序下采场结构体可移动性具有重要意义。以块体理论为基础,结合空场法开采的采场空间属性,分析了结构体在采场内的一般嵌套模式。运用GeneralBlock程序建立了采场结构体模型,对采场内结构体的类型、体积和位置等元素进行了解构。利用矢量方法分析了不同回采顺序下采场结构体可移动性,并利用力学方法分析了考虑岩桥破坏时的矢量不可动结构体的回采移动性,推导了结构体破坏岩桥移动的条件公式。以铜坑矿锌多金属矿体1#矿块采场为样本,进行了回采可移动性实例分析,结果表明：一端至另一端后退回采时,4个结构体滑动;中间至两端后退回采时,7个结构体滑动,1个结构体破坏岩桥后滑动;上向水平分层回采时,4个结构体滑动,2个结构体掉落。研究成果可为地下矿山裂隙矿岩空场法回采顺序的合理选择及采场安全管理提供技术指导。     

河南栾川钼矿多层采空区充填井成井工艺

由于地下开采形成了大量的采空区,容易发生坍塌事故,尤其对于从地下开采转为露天开采的矿山影响很大,对矿区的安全生产造成隐患,因此对采空区的处理十分重要。针对这一现状,本文研究了一种多层采空区充填井成井工艺,以对多层采空区进行支护处理。通过这种工艺可以减少岩石的移动幅度,防止大面积的地压活动,为矿区的生产和安全提供保障。由于各个矿山的条件不同,采空区的具体位置、形态特征及大小等的不同,对采空区处理方法也不尽相同,本文针对河南省栾川钼矿采空区的特点进行充填井成井工艺的研究与试验。     

煤矿井下坑道钻机电控自动化技术研究

为顺应煤矿井下钻探装备自动化、智能化发展方向，根据煤矿井下坑道钻机特点，研制了一套钻机电控系统，实现了钻机远程控制、参数监测、工况判断和安全互锁等功能，并在钻机单动控制基础上进行了钻机自动钻进和自动起钻技术研究，大大提高了煤矿井下钻机自动化程度。地面功能性试验与现场工业性试验表明:设计的电控系统功能性、实时性和可靠性满足使用要求。研制的钻机电控系统配套在钻机上，可提高钻机自动化水平，更好地保障了施工人员和设备的安全，对推动煤矿井下钻机智能化发展有积极作用。      

煤矿井下钻探用系列泥浆泵车研制

为了解决煤矿井下大功率钻探设备外形尺寸增大而带来的井下运输和钻场使用不便等问题,基于将大功率设备多体化的思路,提出了煤矿井下钻探用泥浆泵车这一煤矿井下新型钻探设备。通过对泥浆泵单元水力端与液力端参数计算及低速大扭矩液压马达特性的匹配设计了泥浆泵单元,泵车总体设计集成了履带车体、操纵台、泵站等关键部分,并且对泵车完成了以人机工程学为基础的工业设计。泥浆泵车系列化扩大了该类型产品的应用范围,为煤矿井下钻探装备在瓦斯抽采、防治水、底板治理、大直径高位钻孔等煤矿安全治理方面提供关键设备。      

Rock Mass Stability Investigation Around Tunnels in an Underground Mine in USA

Stability and deformation of rock masses around tunnels in underground mines play significant roles on the safety and efficient exploitation of the ore body. Therefore, understanding of geomechanical behavior around underground excavations is important and necessary. In this study, a three-dimensional numerical model was built and stress analyses were performed by using 3DEC software for an underground mine in USA using the available information on stratigraphy, geological structures and mechanical properties of rock masses and discontinuities. Investigations were conducted to study the effect of the lateral stress ratio (K₀), material constitutive models, boundary conditions and rock support system on the stability of rock masses around the tunnels. Results of the stress, displacement, failure zone, accumulated plastic shear strain and post-failure cohesion distributions were obtained for these cases. Finally, comparisons of the deformation were made between the field deformation measurements and numerical simulations.     

矿山安全地质学:综述

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作.但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制.因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科.针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题...     

Optimizing the design of a geothermal district heating and cooling system located at a flooded mine in Canada

Flooded underground mines are attractive for groundwater heat pump systems, as the voids created during mining operations enhance the subsurface permeability and storage capacity, which allows the extraction of significant volumes of groundwater without requiring extensive drilling. Heat exchange at a flooded mine is, however, difficult to predict because of the complex geometry of the underground network of tunnels. A case study is presented here to demonstrate that numerical simulations of groundwater flow and heat transfer can help assess production temperatures required to optimize the design of a heat pump system that uses mine water. A 3D numerical model was developed for the Gaspé Mines located in Murdochville, Canada, where a district heating and cooling system is being studied. The underground mining tunnels and shafts are represented in the model with 1D elements whose flow and heat transfer contributions are superimposed to those of the 3D porous medium. The numerical model is calibrated to simultaneously reproduce the groundwater rebound that occurred when the mine closed and the drawdown measured during a pumping test conducted in a former mining shaft. Predictive simulations over a period of 50 years are subsequently performed to minimize pumping rate and determine maximum heat extraction rate.