青龙沟金矿露天转地下采场稳定性分析及控制 被引量：10

1

作者 赵兴东 李怀宾 +2 位作者 张姝婧 杨晓明 张天航 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第4期10-14,共5页

以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景,采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查,获取矿岩结构面信息,并结合室内岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用Mathews稳定性图法,分别计算出在未支护情况下,采场顶板、上... 以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景,采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查,获取矿岩结构面信息,并结合室内岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用Mathews稳定性图法,分别计算出在未支护情况下,采场顶板、上盘和下盘保持稳定的最大长度分别为52.5 m、35.84 m和12.11 m。综合考虑现场工程地质与施工条件,确定采场的最大可能暴露长度34 m。应用FLAC3D对所确定的采场结构参数进行数值模拟,数值模拟结果表明在采场下盘出现较大范围的塑性破坏,这与稳定图法分析结果相一致。运用经验图表法进行采场锚索支护设计,提出了采场下盘锚索支护结构参数。通过对锚索支护采场进行数值分析结果表明,当在矿体下盘采用锚索支护后,支护后下盘围岩的最大水平位移以及塑性区范围均显著减小,设计的锚索支护参数能够确保下盘稳定。该研究为类似矿山采场结构参数确定及其支护形式选择提供参考。 展开更多

关键词 Mathews稳定性图 数值模拟 锚索支护 水平位移 塑性区

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基于指标满意度的采场结构参数敏感性数值模拟研究 被引量：6

2

作者 赵兴东 李怀宾 +1 位作者 张姝婧 杨晓明 《金属矿山》 CAS 北大核心 2019年第12期21-25,共5页

为了研究采场结构参数敏感性的问题,提出一种基于指标满意度的多指标综合评价模型,以青龙沟金矿为工程背景,基于矿体厚度变化大的特点,选取采场长度和宽度2个因素,建立12个数值模型方案,选取上、下盘超挖深度和顶、底板位移量进行基于... 为了研究采场结构参数敏感性的问题,提出一种基于指标满意度的多指标综合评价模型,以青龙沟金矿为工程背景,基于矿体厚度变化大的特点,选取采场长度和宽度2个因素,建立12个数值模型方案,选取上、下盘超挖深度和顶、底板位移量进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析。研究结果表明:采场长度和宽度对采场稳定性的敏感度分别为0.137和0.255,采场宽度对采场稳定性较敏感,随着采场长度和宽度增加,综合满意度逐渐降低,采场也越不稳定。但当矿体厚度较大时,采场应垂直于矿体走向布置,这样可以有效控制采场宽度对采场稳定性的影响。 展开更多

关键词 采场结构参数 多指标 满意度 数值模拟 敏感性

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三山岛金矿井下无人开采区域中深孔落矿嗣后充填连续采矿工艺设计 被引量：5

3

作者 赵兴东 曾楠 +5 位作者 陈玉民 魏慧 王成龙 侯成录 杜云龙 范纯超 《黄金科学技术》 CSCD 2021年第2期200-207,共8页

为了建成国内首个井下无人采矿示范区,在三山岛金矿西山矿区选取-630 m中段至-645 m中段作为试验采场。通过工程地质调查,结合矿床地质、工程地质与岩石力学基础资料以及无人采矿设备的应用,提出采用下向中深孔落矿嗣后充填连续采矿法... 为了建成国内首个井下无人采矿示范区,在三山岛金矿西山矿区选取-630 m中段至-645 m中段作为试验采场。通过工程地质调查,结合矿床地质、工程地质与岩石力学基础资料以及无人采矿设备的应用,提出采用下向中深孔落矿嗣后充填连续采矿法。该采场方法的各个开采中段与主斜坡道相通,设备可在各个中段之间按照开采计划进行调度;中段通过辅助斜坡道与各个分段相通,保证设备在生产中段内部的作业调度;各分段均布置采场联络巷与矿体连通,方便设备进入矿体进行凿岩、爆破、铲运等作业,有利于无人机械设备在各个地点通行作业。采矿过程涵盖了"掘—采—运—充—辅助"各工艺环节的连续无人作业过程,能够有效保障多类型无人开采装备安全、高效和连续化生产、运行,在保障矿山生产安全的同时,提高矿山生产能力,对我国未来矿业智能化发展具有推进作用。 展开更多

关键词 无人采矿 采矿方法 下向中深孔 嗣后充填 连续开采工艺 三山岛金矿

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千米深井高应力破碎围岩控制技术 被引量：7

4

作者 王成龙 侯成录 +1 位作者 杨尚欢 赵兴东 《黄金科学技术》 CSCD 2020年第6期885-893,共9页

针对千米深井高应力破碎围岩控制难题,以三山岛金矿大埋深巷道为工程背景,通过现场工程地质调查,获取围岩结构面信息,并结合室内岩石力学试验,进行岩体质量分级和岩体参数估算;基于RMR和Q支护图表,确定采用“喷射混凝土+锚杆+钢筋网+双... 针对千米深井高应力破碎围岩控制难题,以三山岛金矿大埋深巷道为工程背景,通过现场工程地质调查,获取围岩结构面信息,并结合室内岩石力学试验,进行岩体质量分级和岩体参数估算;基于RMR和Q支护图表,确定采用“喷射混凝土+锚杆+钢筋网+双筋条”方法对研究区域进行支护;应用RS2和Unwedge软件分析巷道支护前后围岩塑性区、位移和潜在楔形体安全系数的变化特征。结果表明:巷道支护后,围岩塑性区和位移显著减小,潜在楔形体安全系数明显增大,提出的支护方案能够确保巷道稳定。由此可知,经验法与数值模拟法相结合的综合研究方法可以准确地分析巷道稳定性情况,并确定更可靠的支护方案,为矿山安全生产提供可靠保障。 展开更多

关键词 千米深井 高应力 破碎围岩 岩体分级 围岩支护 数值模拟

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深部采动影响下硬岩巷道围岩稳定性数值模拟研究 被引量：17

5

作者 代碧波 李怀宾 +1 位作者 张姝婧 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第4期70-75,共6页

深部巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关。以红透山铜锌矿-767 m中段13#、14#采场斜坡道为工程背景,根据现场地质调查和岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算;依据矿山采矿计划,建立数值模型,分析采动影响下巷道围岩的应力... 深部巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关。以红透山铜锌矿-767 m中段13#、14#采场斜坡道为工程背景,根据现场地质调查和岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算;依据矿山采矿计划,建立数值模型,分析采动影响下巷道围岩的应力、塑性区和位移变化规律。结果表明:在距离巷道帮部和顶板0.5 m和1.0 m范围内最小主应力值较小,帮部和顶板易发生张拉破坏,而最小主应力在巷道拱肩附近就达到较大值,巷道拱肩易发生剪切破坏;随着开采的进行,最大主应力峰值呈现先增加后减小的规律;最大主应力集中区沿顺时针方向转动,围岩出现蝶形塑性区,并呈不对称分布;巷道整体向采场方向倾斜移动,对开采过程研究表明,相同水平开采对巷道的稳定性影响最大。 展开更多

关键词 斜坡道 稳定性 塑性区 不对称分布 倾斜移动

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急倾斜中厚矿体长矿房连续开采干式充填采矿法 被引量：4

6

作者 张天航 赵兴东 +2 位作者 李怀宾 赵一凡 张姝婧 《黄金科学技术》 CSCD 2019年第5期704-711,共8页

露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采,然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填,为了提高回采效率,需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体... 露天转地下急倾斜中厚矿体目前主要采用空场法、崩落法和尾砂胶结充填法进行开采,然而一些特殊区域不能采用尾砂进行充填,为了提高回采效率,需结合矿山地质条件研究与之相适应的采矿方法。针对青龙沟采区北矿段露天转地下急倾斜中厚矿体,依据矿岩体工程地质条件及其稳固程度,结合矿山现有采矿装备与充填条件,在阶段空场法分段凿岩、落矿的基础上,提出了长矿房连续开采干式充填采矿方法。依据矿体形态划分阶段,在首采阶段最下分层开掘凿岩巷道,上一分层预控顶为下一分层开采提供凿岩巷道;采用中深孔连续落矿的同时,利用废石等对采空区进行干式充填。该采矿方法简化了矿块开拓设计,大大减少了采准、切割工程量,缩短了采准、切割时间;通过采用连续开采减少矿柱留设,提高矿石回采量;采用干式充填体控制采场地压。在青龙沟采区北矿段现场进行的工业试验表明:对急倾斜中厚矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿法实现了高强度和大规模集中开采,提高了矿块的回采率,降低了矿产资源损失量。 展开更多

关键词 急倾斜 中厚矿体 长矿房 连续开采干式充填 回采工艺 采矿方法 青龙沟金矿

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静动载条件下深部破碎巷道支护设计及稳定性分析 被引量：5

7

作者 王贤来 崔继强 +1 位作者 张鹏强 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期17-23,共7页

深部破碎围岩稳定性控制是制约深部金属矿安全高效开采的难题之一。以金川二矿区深部某中段破碎围岩条件下的采准巷道稳定性控制为工程背景,应用Q、RMR、GSI进行岩体质量分级与岩体力学参数估算,分别应用经验法和工程类比法进行采准巷... 深部破碎围岩稳定性控制是制约深部金属矿安全高效开采的难题之一。以金川二矿区深部某中段破碎围岩条件下的采准巷道稳定性控制为工程背景,应用Q、RMR、GSI进行岩体质量分级与岩体力学参数估算,分别应用经验法和工程类比法进行采准巷道支护设计,并依据收敛约束法确定合理的释能支护时机。在此基础上,应用UNWEDGE软件对释能支护设计进行安全性评价,并通过RS2数值方法分析支护效果。研究结果表明:对于深部破碎采准巷道一次支护采用锚网喷支护,二次支护采用混凝土衬砌,最佳衬砌支护时机应满足巷道帮位移小于38 mm且顶板位移小于15 mm;静动载下有无支护数值分析结果表明,锚网喷支护满足巷道安全要求,同时对采准巷道围岩结构控制型、应力控制型破坏以及动力失稳破坏等起到良好的控制效果。研究结果为金川二矿区深部破碎采准巷道围岩稳定性控制提供了理论依据与技术支撑。 展开更多

关键词 深部开采 采准巷道 岩体质量分级 支护设计 静动载荷 数值模拟

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基于BP神经网络的矿石非计划贫化预测 被引量：6

8

作者 赵兴东 牛佳安 +4 位作者 汪为平 肖益盖 孙国权 李连崇 吕祥锋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第7期34-39,共6页

为了消除等效线性超挖(Equivalent Linear Overbreak Slough,ELOS)经验图表法估算矿石非计划贫化的局限性,采用BP神经网络算法,以采场稳定指数、水力半径、钻孔平均偏斜量和炸药单耗为输入变量,以量化矿石非计划贫化的等效线性超挖深度... 为了消除等效线性超挖(Equivalent Linear Overbreak Slough,ELOS)经验图表法估算矿石非计划贫化的局限性,采用BP神经网络算法,以采场稳定指数、水力半径、钻孔平均偏斜量和炸药单耗为输入变量,以量化矿石非计划贫化的等效线性超挖深度为输出变量,建立了隐含层神经元节点数为6的3层BP神经网络预测模型。经过120组样本数据模型训练和样本测试,BP神经网络预测模型的拟合度为0.98742、均方误差为9×10^(-5),预测的相对误差约6%,形成了矿石非计划贫化预测方法。应用BP神经网络非计划贫化模型对三道桥铅锌矿试验采场进行了矿石非计划贫化计算。结果表明:基于BP神经网络的矿石非计划贫化计算值为0.717 m,与现场实测值(0.7 m)相比,其相对误差为2.4%,优于经验图表法和数值模拟分析法的计算结果(0.80 m和0.55 m),可用于实际矿山的矿石非计划贫化预测。 展开更多

关键词 等效线性超挖经验图表 矿石非计划贫化 BP神经网络 预测模型 相对误差

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三山岛金矿分段空场嗣后充填采场结构参数设计 被引量：18

9

作者 赵兴东 周鑫 魏慧 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第1期101-106,共6页

合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题,提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础,借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采... 合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题,提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础,借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采场结构参数;利用RS2数值软件和Mathews稳定性图表对采场稳定性进行分析,最终确定最优采场结构参数。以三山岛金矿分段空场嗣后充填法采场为研究对象,利用Q、RMR和GSI 3种岩体质量评价方法对采场矿岩进行岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数,在此基础上计算得到两种采场结构参数方案,对最易发生失稳破坏的上盘围岩进行了稳定性分析,最终确定8 m×15 m×15 m作为最优尺寸,为矿山采矿方法设计提供了一定的依据。 展开更多

关键词 深部开采 采场结构参数 岩体质量分级 Mathews 稳定性图表 数值模拟

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超深竖井建设基础理论与发展趋势 被引量：36

10

作者 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2018年第4期1-10,共10页

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深... 简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。 展开更多

关键词 超深竖井 井筒断面 井壁结构 应力解析 释能井壁支护

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基于扩展的Mathews稳定图法的采场稳定性评价及参数优化 被引量：20

11

作者 赵兴东 牛佳安 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第2期141-147,共7页

为了分析大尺寸采场的稳定性并优化采场参数,对森鑫矿业三道桥铅锌矿试验采场进行了现场地质调查、地质编录、室内岩石力学试验等工作,得到了评价矿山岩体质量的多种基础指标。对试验采场矿岩进行了岩体质量分级,并估算了其岩体力学参... 为了分析大尺寸采场的稳定性并优化采场参数,对森鑫矿业三道桥铅锌矿试验采场进行了现场地质调查、地质编录、室内岩石力学试验等工作,得到了评价矿山岩体质量的多种基础指标。对试验采场矿岩进行了岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数。根据取得的结果,利用扩展的Mathews稳定图法对试验采场在当前尺寸下的稳定性进行了分析,试验采场上盘的破坏概率较大,需要进行采场结构参数的优化。基于扩展的Mathews稳定图法对试验采场参数进行优化,利用理论法和数值模拟对优化的结果进行验证。验证的结果与利用扩展的Mathews稳定图法得出的结果一致,最终确定了试验采场需保留顶柱的安全厚度为7 m。 展开更多

关键词 岩体质量分级 Mathews稳定图 采场稳定性 采场参数优化 数值模拟

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焦家金矿深部复杂构造下高应力岩体树脂锚索联合支护技术 被引量：2

12

作者 陈玉民 王成龙 +2 位作者 李晓飞 蒋翔 赵兴东 《黄金科学技术》 CSCD 2020年第5期727-733,共7页

焦家金矿深部-750 m中段一分巷采场采用上向水平分层充填采矿法,因顶板层状节理发育且节理构造交错分布,导致顶板产生楔形体冒落与层裂破坏,采用传统的锚杆支护难以实现岩体稳定性控制的要求。通过现场工程地质调查和岩石力学试验,确定... 焦家金矿深部-750 m中段一分巷采场采用上向水平分层充填采矿法,因顶板层状节理发育且节理构造交错分布,导致顶板产生楔形体冒落与层裂破坏,采用传统的锚杆支护难以实现岩体稳定性控制的要求。通过现场工程地质调查和岩石力学试验,确定岩体质量等级为Ⅳ级。运用稳定性图表法,结合矿山实际情况,选择树脂锚索+金属网+喷射混凝土联合支护系统,从理论上计算了合理的树脂锚索支护结构参数。在-750 m中段进行工业试验,结果表明:采用树脂锚索联合支护系统后,岩体的稳定性得到显著提高,通过现场位移监测,进一步验证树脂锚索联合支护系统安全、可靠且有效,为深部复杂构造下开采矿体提供了有力的技术支撑,并积累了一定的实践经验。 展开更多

关键词 复杂构造 高应力 支护结构参数 岩体质量等级 树脂锚索

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新城金矿滕家矿区深部巷道围岩破坏与数值分析 被引量：4

13

作者 由伟 张姝婧 +3 位作者 李怀宾 刘滨 杨晓明 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2019年第4期6-10,共5页

针对新城金矿滕家矿区深部巷道围岩进行现场工程地质调查、岩石力学实验,分别应用RMR、Q和GSI方法对巷道围岩进行岩体质量分级,确定其围岩体质量等级为Ⅲ级,岩体质量差～一般。以岩体质量分级为基础,应用Hoek-brown准则和经验公式估算... 针对新城金矿滕家矿区深部巷道围岩进行现场工程地质调查、岩石力学实验,分别应用RMR、Q和GSI方法对巷道围岩进行岩体质量分级,确定其围岩体质量等级为Ⅲ级,岩体质量差～一般。以岩体质量分级为基础,应用Hoek-brown准则和经验公式估算岩体力学参数。应用弹塑性力学解析巷道围岩塑性区破坏范围,并以此为基础应用Phase2对巷道围岩稳定性进行分析。结果表明:巷道顶板塑性破坏范围为0.598 m,两帮塑性破坏范围分别为0.84m和0.695 m;巷道顶板位移为7.2 mm,两帮位移分别为7.6 mm和6.8 mm;从巷道围岩应力分析可以看出,深部巷道开挖产生的应力集中超过岩体强度,由此判断深部巷道围岩破坏主要是开挖扰动应力作用在节理化岩体上致使巷道围岩失稳破坏,本研究结果对该矿深部巷道围岩支护提供依据。 展开更多

关键词 深部巷道 围岩破坏 数值分析 弹塑性分析 岩石力学

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缓倾斜薄矿体开采空区群精确数字化及稳定性分析

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作者 代碧波 孙丽军 赵兴东 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第8期30-34,共5页

为分析缓倾斜薄矿体回采形成的大量空区的稳定性,根据空区位置和开采现状,采用激光3D扫描进行空区数字化,建立精确的空区群三维形态模型和数值计算模型。对建立的空区群数值模型进行计算,按照下行式和前进式的回采顺序逐步模拟形成空区... 为分析缓倾斜薄矿体回采形成的大量空区的稳定性,根据空区位置和开采现状,采用激光3D扫描进行空区数字化,建立精确的空区群三维形态模型和数值计算模型。对建立的空区群数值模型进行计算,按照下行式和前进式的回采顺序逐步模拟形成空区群,得到了次生应力平衡之后的最大主应力云图、最小主应力云图、位移云图。数值模拟结果表明矿柱尺寸对采空区群的稳定性影响很大,矿柱靠近顶板的位置为应力集中部位,给空区群模型留设合理尺寸的矿柱时,顶板和矿柱内的位移趋于定值,处于稳定状态。按照现有空区群内留设10 m×6 m间柱的情况下,经过数值模拟分析,空区群表现为稳定状态。 展开更多

关键词 缓倾斜薄矿体 空区群 空区激光扫描 数值模拟

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