基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

高阶段尾砂胶结充填体力学研究与博弈树配比优化

在实验室试验了不同配比尾砂胶结试块强度,在充填采场取样测试了采场充填体强度.结果表明,如果以实验室试验的力学参数为充填配比设计依据,充填体最小设计安全系数为1.6～1.8比较合理.分析高阶段充填体受力,推导了分层充填力学计算公式及安全系数计算方法;根据充填工艺,确定最小充填高度,沿采场高度方向划分配比优化单元,建立了高阶段充填体配比优化设计模型;采用博弈树分析方法,解决了高阶段充填体配比优化问题,并对安庆铜矿5号矿房配比进行了优化.结果显示:与经验设计方法相比,采用本文方法优化充填配比,不仅使高阶段充填体内安全系数分布更趋合理,而且降低了水泥消耗.     

优化爆破参数,减小对充填体的振动

采用机械化下向胶结充填采矿生产工艺,充填体假顶是采场生产安全的保证。为正确应用充填技术,做到安全生产,着重阐述了通过优化爆破参数,减小了爆破振动对充填体产生的危害,从而提高了井下职工在充填体下工作的安全性,并为减少矿山伤亡事故提供了经验。     

基于尖点突变模型的采场顶板-矿柱稳定性分析

采场破坏失稳是一个不连续的非线性过程。为分析矿山采场的稳定性,在建立采场顶板-矿柱的简化力学模型的基础上,结合安徽某充填采矿法矿山的采场结构参数,运用尖点突变理论分析采场突变过程中的能量释放机理,构建采场破坏失稳的尖点突变模型,推导得出系统失稳的充要力学条件。结果表明:采场中矿柱的应变软化特性和刚度比是导致系统失稳的主要因素,而矿柱的突跳量仅与系统的内在特性有关。结合矿山实例,从必要条件和充分条件2个方面对采场进行稳定性分析,表明尖点突变理论合理可行。验证了采区设置盘区矿柱等安全措施的必要性。     

高窄型充填采场内的拱效应及应力分布状态研究

以地下矿山充填采场为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对高 窄型垂直和倾斜充填采场内的拱效应及应力分布状态进行了研究。研究结果表明:实例 中高窄型采场内充填体的自重应力为1.06 MPa,经拱效应转移后,底板处的垂直应力仅 为0.35 MPa ;改进的马斯顿理论计算倾角小于80°的充填采场应力分布情况时结果偏 大;采场倾角越大,高窄型充填体内拱效应越明显,靠近围岩两帮处的应力值也越大, 而采场中线处的水平应力几乎不受影响。对高窄型采场内充填体的目标强度进行设计时 ,应考虑拱效应对其自重应力的转移作用,以降低相关经济技术指标。     

采场整体稳定性可靠度分析与风险预测

为研究金川二矿区采场整体围岩的稳定性,采用数值模拟方法研究影响采场整体围岩的稳定性的13个因素之间的关系。采取最小二乘法对试验结果进行多元线性回归,获得4个评价指标函数。利用可靠度理论进行采场稳定性可靠度分析和失稳风险预测,获得采场围岩的能量释放率(ERR)、地表沉降率(SDR)、采场围岩和充填体收敛率(DCR)和平均屈服率(AFR)4个评价指标,对应的失稳风险分别为7.5%,0.78%,3.02%和0.32%。采用4个评价指标的串联模式系统综合分析采场围岩整体稳定性,计算出采场整体失稳风险概率为11.28%,表明采场整体存在失稳风险,需要进一步监测岩体移动。     

基于重构相空间充填体变形规律的灰色预测研究

尾砂胶结充填体是非线性力学介质,其变形是能量耗散的复杂过程,必须研究其内在变形规律,才能正确预测采矿过程中充填体的稳定性.对不同配比的尾砂胶结充填体进行力学试验,得出了其应力-应变规律,对安庆铜矿高阶段充填体变形进行了监测.采用自适应滤波原理,研究基于重构相空间的测量数据去噪处理方法.用灰色理论研究充填体变形在相空间中相点距离的演变规律,建立了重构相空间的灰色预测模型.为减小预测误差,对预测结果采用残差模型修正.应用建立的模型,对安庆铜矿高阶段充填体变形进行分析,确定了采场合理回采周期.结果表明,充填体变形具有非线性混沌特性,不同配比的充填体表现出不同的非线性动力学行为,重构相空间能充分展示充填体变形的内在规律.     

矿井漏泄移动通讯系统在我矿的应用

1 概述 白银公司深部铜矿是一座由露天开采转入井下开采的大型井下矿山,主要采矿区域分布在原露天矿1~#采场边坡和坑底。采矿方法主要是无底柱分段崩落法,空场采矿嗣后尾砂胶结充填法。无底柱采矿法分段高度10m,阶段空场采矿嗣后尾砂胶结充填,采场     

高海拔高寒地区金属矿山采选固废安全处置现状及研究进展

针对高海拔寒区金属矿山采选固废处置成本高、有效处置率偏低、安全隐患多等问题,采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法,开展高海拔寒区排土场散体物料物理力学性质、排土场稳定性、充填料浆输送、充填体固结性能、充填体改性增强等方面的研究,构建冻融循环条件下散体物料内部微观结构信息与宏观力学参数定量关系模型,揭示冻融循环下排土场致灾机理和低温低气压环境下胶结充填料浆固结演化特性,提出冻融循环下排土场堆置工艺和低温低气压环境下胶结充填料浆固结增强技术。相关成果对于提高我国高海拔高寒地区金属矿山采选固废的有效处置率,降低固废处置成本,保障矿山可持续发展具有重要的理论价值和实践指导意义。     

红透山铜矿深部大跨度采场顶板稳定性分析

红透山铜矿是目前我国开采最深的金属矿山,深部大跨度采场经常遭受顶板垮塌问题,为了保证矿山安全高效开采,必须对深部大跨度采场顶板的稳定性进行分析。通过对研究区域进行工程地质调查和矿岩力学试验,获得了表征岩体质量的Q、Q′指标,岩体质量为很差～差,并采用经验公式计算岩体力学参数;通过对原始数据对数回归分析,改进了Mathews稳定图,基于此,计算出红透山铜矿深部1-1采场顶板稳定的概率为20%,破坏与严重破坏的概率为80%,崩落出现的概率为0;根据采场顶板的受力特点,建立了采场顶板的厚板力学模型,基于弹性板理论,推导出采场顶板下表面的挠度方程和拉应力方程,并计算出顶板最大拉应力σ_xmax为4.1 MPa,远大于矿体的抗拉强度(0.041 MPa),理论分析与Mathews稳定图法的结果具有较好的一致性。可通过改进的Mathews稳定图和厚板理论相结合的方法对红透山铜矿深部大跨度采场顶板进行稳定性分析,并为类似矿山提供参考。     

泥质软弱破碎矿脉浅眼回采控制爆破试验研究

针对前河金矿泥质软弱破碎矿脉下向进路回采过程中超爆、上下盘围岩大面积垮塌、爆破后支护作业困难等问题,在总结分析软弱破碎岩体爆破特性的基础上,基于减震控制爆破基本理论,提出了“预留顶板充填体减震层、径向不耦合装药、控制边眼装药量、秒延期多段别控制起爆”等系列综合减震控制手段,据此分别针对Ⅳ级和Ⅴ级破碎岩体提出了2种具体的浅眼回采控制爆破技术方案,并进行了现场回采爆破试验。试验结果表明:所提出的2种方案均能够有效的控制回采边界,爆破后进路顶板充填体和上下盘围岩完整性良好,为后续采场出矿、支护等创造了有利的时空条件,且炸药单耗较原方案均有所降低。研究成果可分别在矿区范围内类似条件下推广应用。     

边坡安全监测技术新发展——中国安科院边坡雷达“S-SAR”诞生记

<正>矿山边坡包括露天矿边坡、尾矿库坝体边坡和排土场边坡。我国有露天矿山约7万座,随着露天矿采剥及采场不断延深,会形成高陡边坡,滑体规模逐渐变大,滑坡风险越来越高。我国有尾矿库约1.2万座,且多数下游人口密集,随着尾矿库坝体不断增高,库容日益扩大,事故风险不断升高,一旦溃坝后果严重。我国有排土场约10万余座,大多靠近居民区和耕地,当受大气降雨或地表水浸润,易发生滑坡、泥石流等灾害,危及矿山和周围群众安全。     

丰山铜矿岩石声学特性研究及其在采场安全预报中的应用

对丰山铜矿的矿岩进行声波特性研究,依据声波特性参数将矿岩的稳定性分为3类,并建立了相应采场安全性的声学监测措施。利用声波特性可以实现对岩石的稳定性进行快速判断,并以此选择采矿方法、优化采场的结构参数及支护方式。通过对井下工作面长期的声发射特性参数的监测,初步确定了丰山铜矿岩石破坏的声发射特性参数的判据。并根据观测到的声发射特性参数时间序列,应用灰色理论模型来预报采场冒顶、片帮事故,通过对多个采场的成功预报,证明该模型的有效性。同时应用声波技术和声发射技术进行开采过程的安全预报是一种新的思路,对指导地下矿山安全生产具有重要的意义。     

离子型稀土矿山土壤氨氮污染预测

通过对离子型稀土矿山的开采工艺、采场工艺及污染源进行分析,介绍了一种离子型稀土矿山的土壤氨氮污染预测方法。采用这种方法可得出以下结论:正常的矿山生产将导致原地浸矿采场内部和下游土壤的氨氮增加,存在土壤污染风险。为减小土壤污染风险,应降低原地浸矿采场的硫酸铵使用量,或者使用替代产品;提高矿山的浸矿液回收率,降低渗漏量。     

基于实现高强度充填体要求的全尾砂膏体配比试验研究

为了解决分级尾砂作为充填骨料存在的尾砂产率低、采场滤水严重、充填成本高等问题,以某典型矿山为背景,结合膏体充填的特性,分析了该矿充填存在的主要问题,总结并提出了改用全尾砂膏体充填的必要性,开展了全尾砂充填性能评价基础试验以及室内全尾砂膏体正交配比试验研究。研究结果表明:该矿全尾砂粒度适中偏粗,适合选用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填体强度与分级尾砂充填体强度相当,选用该矿原有灰砂配比1∶4和1∶8即可达到下向充填法开采所需高强度充填体要求,对采用分级尾砂充填拟改为全尾砂膏体充填的矿山具有一定参考价值。     

VW-UM模型在采场稳定性评价中的应用

为避免地下采场稳定性常权分析时容易出现"状态失衡"的问题,将变权重理论(VW)引入其中,结合未确知测度理论(UM)建立采场稳定性VW-UM评价模型。基于对采场稳定性影响最大的14项指标,计算其未确知测度(UM)函数,运用层次分析法(AHP)确定各指标常权重,再通过VW理论细化各指标权重的取值,最后根据置信度识别准则预测采场风险等级。用VW-UM模型分析新桥矿和焦家矿5个采场的稳定性,得出各采场的风险等级。实例分析表明,指标权重在常权重的基础上需根据指标值确定,这样使得分析结果的准确度比传统评价模型要高。     

拆除爆破实践

1990年底,应河南省周口市造纸厂的委托,我队承担一项用控制爆破拆除旧厂区的地下构筑物和烟囱等任务.其中定向爆破高45m 砖结构烟囱一座,水压控制爆破地下纸浆池18个,利用钻眼爆破混凝土结构池10个、钢筋混凝土结构的球罐体6座,切割、松动爆破大块体12个。总共施爆78次,钻凿爆眼1550个,总长558m,加工起爆药包1767个.     

长倾向矿体连续回采对采场稳定性的影响

为研究沿倾向延伸较长但不属于深部开采的一类矿体在连续回采时对采场稳定性的影响,采用数值模拟方法对云南某磷矿的地下开采进行了计算,系统分析了采场顶板、矿柱的位移、应力及塑性区等特征在矿体连续回采过程中的变化规律.结果表明,开采深度越大,当前作业采场的顶板沉降越大,而且随着其回采结束,采场顶板位移并不会停止,而是会随着后续采场的开采继续增大直至全部采场作业结束,即采场顶板的位移具有累积效应;另外,随着采场逐渐下移,顶板和矿柱所承受的应力越来越大,塑性区分布范围亦呈扩大态势,表明按照浅部结构参数设置的采场在开采下部矿体时已不能完全满足稳定性和安全性的要求.因此,对于非深部开采但倾向延伸较长的矿体回采,在开采下部矿体时不能简单照搬浅部的采场结构参数进行作业,而应适当增大矿柱尺寸或减小矿房和矿柱间距,以保证采场的持续稳定及矿山生产安全.     

基于随机森林理论的采场稳定性预测研究

为预防采场安全事故,选取地下采场地质构造、埋深、围岩强度等10个因素作为采场稳定性预测指标,从收集到的实际采场稳定性数据中选取25组作为训练样本,建立采场稳定性预测的随机森林(RF)模型,通过8组测试数据预测采场稳定性;将该模型预测结果与支持向量机(SVM)模型及人工神经网络(ANN)模型的预测结果进行对比。研究表明:采用RF模型采场稳定性等级预测准确率最高,而使用SVM模型次之,ANN模型的准确率较差;用RF模型能够相对有效地判定采场稳定性。     

沿空留巷直接顶稳定性突变分析及其控制

保持直接顶稳定,降低其突变所引起的危害是沿空留巷顶板控制的关键。基于沿空留巷直接顶力学模型,采用能量平衡分析法,建立直接顶突变的燕尾突变模型。结合某工程实例,阐述沿空留巷直接顶稳定性突变机理,分析巷帮煤体支撑力、巷内支护阻力、充填体支撑力对直接顶稳定性突变的影响。实践表明,增加工作面超前加固范围,巷内支护采用高预应力强力锚杆与锚索等主动支护,巷旁采用膏体充填,能够提高充填体早期强度,延缓直接顶稳定性突变的发生和减轻突变发生的烈度。