基于Mathews法与数值模拟的采场结构参数优化研究

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作者 王磊 张琳琳 《采矿技术》 2025年第1期16-22,共7页

采场结构参数是影响矿山生产安全与经济效益的重要因素,确定合理的采场结构参数对矿山开采至关重要。以某铁矿为背景,对采场结构参数进行优化研究。首先,从矿体赋存情况、矿山现有机械设备情况及采矿工艺出发,设计矿房高度为30m;然后,基... 采场结构参数是影响矿山生产安全与经济效益的重要因素,确定合理的采场结构参数对矿山开采至关重要。以某铁矿为背景,对采场结构参数进行优化研究。首先,从矿体赋存情况、矿山现有机械设备情况及采矿工艺出发,设计矿房高度为30m;然后,基于Mathews稳定图解法,结合矿山岩体质量评价结果以及矿体厚度,初步确定采场长度为65m时,采场宽度允许区间为10~18m;最后,采用FLAC3D对不同采场宽度的方案分别进行双矿房开挖模拟计算,并对各方案采场稳定性进行对比分析。结果表明:顶板沉降量大于底板底鼓量和侧帮水平位移量,且位移增量从大到小依次为:顶板、底板、侧帮;综合考虑顶底板、侧帮的位移、应力、塑性区变化及分布和顶底板、侧帮位移增量分析,最终确定采场结构参数为采场宽14m,采场高30m,采场长65m。工程试验结果表明,双矿房均能保持稳定,表明采场结构参数的选取较为合理。 展开更多

关键词 极厚矿体 Mathews稳定图解法 数值模拟 采场结构参数优化

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锡矿山南矿深部采场结构参数优化研究

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作者 曹伟 康锡升 +4 位作者 李晓辉 贺巍 黄小红 曾鹏 钟周颖 《采矿技术》 2024年第5期37-43,共7页

锡矿山南矿深部矿体为薄至中厚矿体,矿体下盘中等稳固以上,上盘围岩存在断层稳固性差的问题,采用FLAC3D对盘区采场结构参数进行优化研究,采用机械化上向水平分层充填采矿法进行回采。结果表明:针对Ⅱ盘区矿体,随着采场宽度的增加,采场... 锡矿山南矿深部矿体为薄至中厚矿体,矿体下盘中等稳固以上,上盘围岩存在断层稳固性差的问题,采用FLAC3D对盘区采场结构参数进行优化研究,采用机械化上向水平分层充填采矿法进行回采。结果表明:针对Ⅱ盘区矿体,随着采场宽度的增加,采场塑性区逐渐增加,顶板位移逐渐增大,最大主应力也随之增加,在采场宽度为8 m时较为合适;针对Ⅰ盘区矿体,随着采场长度的增加,采场塑性区和顶板位移逐渐增大,最大主应力也随之增加,当采场长度增加到70 m时,采场变形破坏急剧增加,因此,在采场长度为60 m时较为合适。研究结果为锡矿山南矿深部矿体回采采场结构参数的确定提供了一定的理论支撑,也可为类似条件下矿山回采采场结构参数确定提供借鉴。 展开更多

关键词 机械化上向水平分层充填采矿法 采场结构参数优化 数值模拟

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云锡卡房新山矿段采场结构参数优化研究 被引量：2

3

作者 马秋 施雄斌 陈峰 《能源技术与管理》 2017年第1期46-49,共4页

经过加密钻孔勘探后,发现云锡卡房新山矿段的矿体赋存条件有显著变化。采用MIDAS软件对依据原来赋存条件设计的采场结构参数是否满足实际生产的需要进行验证优化。研究结果表明:选取采场宽度35 m、人工矿柱15 m的采场结构参数作为云锡... 经过加密钻孔勘探后,发现云锡卡房新山矿段的矿体赋存条件有显著变化。采用MIDAS软件对依据原来赋存条件设计的采场结构参数是否满足实际生产的需要进行验证优化。研究结果表明:选取采场宽度35 m、人工矿柱15 m的采场结构参数作为云锡卡房新山矿段在矿体赋存变化条件下的实际工程参数,不仅可保持采场稳定性,而且有利于生产中矿石的回采。 展开更多

关键词 云锡卡房新山矿段 采场结构参数优化 MIDAS软件

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思山岭铁矿地应力分布规律与采场结构参数优化 被引量：8

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作者 闫广亮 李真 +2 位作者 张芫涛 林卫星 张凤鹏 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第10期1-9,共9页

采用水压致裂法分别测量思山岭铁矿围岩与矿体地应力,分析围岩与矿体地应力分布规律及其差异。结果表明:围岩与矿体地应力均随埋深增加近线性增大,水平最大主应力始终为第一主应力,方向近NEE向;围岩与矿体水平主应力差值均较大,埋深超... 采用水压致裂法分别测量思山岭铁矿围岩与矿体地应力,分析围岩与矿体地应力分布规律及其差异。结果表明:围岩与矿体地应力均随埋深增加近线性增大,水平最大主应力始终为第一主应力,方向近NEE向;围岩与矿体水平主应力差值均较大,埋深超千米时最大与最小主应力比值分别为1.58与1.46,思山岭铁矿处于强各向异性高应力状态。围岩地应力略高于矿体地应力,千米以深时围岩水平主应力约是矿体水平主应力的1.06倍。基于地应力分布规律与矿体层理,将思山岭铁矿40 m×40 m×60 m(长×宽×高)的方形采场优化为80 m×20 m×60 m的长条形采场,模拟结果显示长条形采场开挖后的应力、位移、塑性区分布均优于方形采场,进一步提出了深埋高应力层状矿体的采场结构参数设计方法。 展开更多

关键词 思山岭铁矿 深部开采 水压致裂法 地应力 采场结构参数优化

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缓倾斜极薄矿体采场结构参数优化研究 被引量：9

5

作者 徐永文 吴炳书 +2 位作者 李官兵 李正灿 刘允秋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第11期52-57,共6页

为进一步提高山东黄金矿业(鑫汇)金矿缓倾斜极薄矿体采场结构的稳定性,对双侧抛掷嗣后充填采矿法的采场结构参数进行了优化。利用有限元分析软件FLAC^(3D),并结合矿体实际情况,设计了1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m采场宽度结构等5个方案,... 为进一步提高山东黄金矿业(鑫汇)金矿缓倾斜极薄矿体采场结构的稳定性,对双侧抛掷嗣后充填采矿法的采场结构参数进行了优化。利用有限元分析软件FLAC^(3D),并结合矿体实际情况,设计了1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m采场宽度结构等5个方案,计算并分析不同条件下开挖后的最大主应力及最大位移来实现采场结构参数优选。研究表明:随着回采宽度增大,第1步回采后产生的应力和破坏范围明显增大,顶板的下沉位移逐渐增大,在采幅为2.5 m和3.0 m的方案中,在第4步和第5步回采完成应力重新分布后,周边围岩应力呈现上升趋势,有潜在的岩爆风险。在不同的回采过程中,围岩中的应力存在释放的过程,使应力分布达到新的平衡状态。同时经过数据对比分析,针对采用双侧抛掷嗣后充填采矿法的缓倾斜极薄矿体,采场结构参数设置为1.5 m为最佳方案,可确保矿山安全高效生产。 展开更多

关键词 缓倾斜极薄矿体 采场结构参数优化 数值模拟 FLAC3D 方法

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复杂环境下采场结构参数优化与自适应表征分析 被引量：1

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作者 张纪伟 胡建华 +1 位作者 亓中华 任启帆 《中国矿山工程》 2018年第5期51-55,共5页

复杂矿体条件下的采矿结构参数是矿山合理安全开采的关键。以卧虎山矿29线附近矿体为研究对象,运用3DMine-Midas-Flac3D耦合建模数值模拟技术,精细化构建三维实体和网格模型,考虑采场跨度和高度,均匀设计15组试验方案,以岩体力学参数的... 复杂矿体条件下的采矿结构参数是矿山合理安全开采的关键。以卧虎山矿29线附近矿体为研究对象,运用3DMine-Midas-Flac3D耦合建模数值模拟技术,精细化构建三维实体和网格模型,考虑采场跨度和高度,均匀设计15组试验方案,以岩体力学参数的中间值为计算基础参数,获得不同采场跨度和高度下采场的拉压应力、位移和塑性区分布规律,从复杂条件的参数区间自适应优化采场结构参数。研究结果表明:①矿体开挖后,采空区顶底板出现了拉应力集中,特别是在两个采空区之间所留下的间柱之间、回采采场中间的矿柱是塑性区集中区域;②分析各方案中一步骤采场回采完毕后采空区的稳定性状况,确定方案七和方案十二的采场稳定性较好;③对采场不同结构参数下自适应性表征分析,得出方案七的自适应性更强,为最佳采场结构参数,即采场长30m,跨度12. 5m,高度12. 5m,预控顶高度3. 5m。 展开更多

关键词 数值模拟 采场稳定性 采场结构参数优化 自适应性

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龙门山矿区L23矿体采场结构参数的模糊综合评价优化 被引量：3

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作者 饶运章 郑长龙 +2 位作者 汪弘 舒太镜 金鑫 《中国矿业》 北大核心 2014年第12期95-98,共4页

采用模糊综合评价方法对龙门山矿区L23矿体采场宽度12m、13m、14m三种方案进行优选。通过建立采场结构参数的层次分析模型及其隶属度矩阵,结合现场调查确定技术指标和经济指标,并应用FLAC3D数值模拟获得最大主应力、剪应力、顶板位移等... 采用模糊综合评价方法对龙门山矿区L23矿体采场宽度12m、13m、14m三种方案进行优选。通过建立采场结构参数的层次分析模型及其隶属度矩阵,结合现场调查确定技术指标和经济指标,并应用FLAC3D数值模拟获得最大主应力、剪应力、顶板位移等6个安全指标;采用熵值法确定各指标权重和总排序权重,再经多因素(指标)、多目标(方案)模糊综合评判,得出采场宽度13m为最优结构参数。熵值计算结果表明,两帮位移是方案比较中的最重要指标,故开挖后应对采场两帮进行喷混支护。该措施对龙门山矿区L23矿体安全开采具有实用价值。 展开更多

关键词 采场结构参数优化 模糊综合评价 权重 熵值法

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红岭铅锌矿采场结构参数数值模拟与优化 被引量：9

8

作者 杜永亮 包东程 《采矿技术》 2019年第3期7-9,共3页

为优化红岭铅锌矿阶段空场采矿法采场结构参数,选取采场长度、间柱宽度和顶柱厚度3个因素,每个因素取3个水平,用正交试验原理设计了9个数值模拟方案。对每一个方案用Midas耦合Flac3D进行数值模拟分析,揭示了用不同采场结构参数开采过程... 为优化红岭铅锌矿阶段空场采矿法采场结构参数,选取采场长度、间柱宽度和顶柱厚度3个因素,每个因素取3个水平,用正交试验原理设计了9个数值模拟方案。对每一个方案用Midas耦合Flac3D进行数值模拟分析,揭示了用不同采场结构参数开采过程中采场最大主应力、z方向最大位移、间柱和顶柱塑性区贯通状况等力学演化规律。研究结果表明,顶柱安全厚度随采场长度增加而增高,最大主应力位置发生在采场角点位置,最大位移位于采场顶板中央,若间柱发生破坏,上盘围岩最大位移会向间柱方向移动,相邻两矿房塑性区有贯通的趋势。综合分析9个方案的数值模拟结果,考虑安全性和经济性,采场长度50m、间柱宽度10m、顶柱厚度15m为红岭铅锌矿最优采场结构参数。 展开更多

关键词 红岭铅锌矿 正交试验 数值模拟 采场结构参数优化

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拉拉铜矿堑沟式分段空场嗣后充填采矿法及胶结矿柱结构参数研究 被引量：6

9

作者 王正奇 李广涛 廉柏栋 《采矿技术》 2023年第3期34-37,共4页

针对拉拉铜矿倾斜矿体的采矿方法和采场结构参数进行研究分析,提出一种堑沟式分段空场嗣后充填采矿法。拉拉铜矿堑沟式空场嗣后充填采矿法采用“隔一采一”的方式进行两步骤开采,即超前回采一步骤矿房,嗣后尾砂胶结充填,形成充填间柱支... 针对拉拉铜矿倾斜矿体的采矿方法和采场结构参数进行研究分析,提出一种堑沟式分段空场嗣后充填采矿法。拉拉铜矿堑沟式空场嗣后充填采矿法采用“隔一采一”的方式进行两步骤开采,即超前回采一步骤矿房,嗣后尾砂胶结充填,形成充填间柱支撑顶板,再造二步骤矿房回采环境;同时采用堑沟式底部结构,利用矿石自重进行出矿。经普氏地压理论和有效区域强度理论的Bieniawski公式计算得出:随矿体厚度增加,即胶结矿柱高度增加,在达到一定安全系数的条件下其宽度也要增加。为保证胶结矿柱的稳定,其安全系数不能低于1。工业试验结果表明该方法采切比减少,由原来的6.5 m/kt降至4.5 m/kt;损失率由原设计的30%降低至10%以内,贫化率由23%降低至15%以内。 展开更多

关键词 分段空场嗣后充填采矿法 采场结构参数优化 有效区域强度

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上向水平分层充填采矿法的优化研究与应用实践

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作者 杨智勇 《世界有色金属》 2024年第23期214-216,共3页

上向水平分层充填采矿法作为一种高效的采矿技术,在复杂多变的金属矿床开采中确实展现出了其独特的优势和广阔的应用前景。本文以该采矿方法在某锡矿体开采为研究对象,深入分析了其应用现状及面临的技术难题,重点从采场结构参数、充填... 上向水平分层充填采矿法作为一种高效的采矿技术,在复杂多变的金属矿床开采中确实展现出了其独特的优势和广阔的应用前景。本文以该采矿方法在某锡矿体开采为研究对象,深入分析了其应用现状及面临的技术难题,重点从采场结构参数、充填、通风系统等方面进行优化研究,提出了一套高效率、低贫损的技术方案,并在某锡矿开采过程中成功应用,取得良好经济效益。 展开更多

关键词 上向水平分层充填采矿法 采场结构参数优化 充填 通风系统

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Mathew法在矿山深部采场稳定性分析中的应用 被引量：7

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作者 张小华 王建国 +3 位作者 刘国寅 李鹏飞 陈洲 何进 《有色金属（矿山部分）》 2017年第6期18-20,24,共4页

采矿工程中采场结构参数是影响其安全和经济效益的重要因素。采用Mathew法对老厂矿13-8#矿群采场进行结构尺寸设计和稳定性分析。分析结果表明,顶板为稳固性差的玄武岩时,采场最大暴露面积为160m2,采场规格参数为8m×20m或10m×... 采矿工程中采场结构参数是影响其安全和经济效益的重要因素。采用Mathew法对老厂矿13-8#矿群采场进行结构尺寸设计和稳定性分析。分析结果表明,顶板为稳固性差的玄武岩时,采场最大暴露面积为160m2,采场规格参数为8m×20m或10m×15m;顶板为较稳固的大理岩时,可采取相应的顶板控制措施,增大最大暴露面积,建议采场最大允许暴露面积控制在750m2以下,且在同等暴露面积条件下,可以通过减小采场跨度,增大采场长度来改善顶板稳固性。 展开更多

关键词 Mathew法 采场稳定性 采场结构参数优化 极限暴露面积

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