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基于正交试验与数值模拟的某钨矿采场结构参数优化研究

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采矿技术 2025年第1期25卷 12-15页

作者：曾令义廖九波王筱添黄绪兴长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012 湖南省矿山地质灾害防治与环境再造技术研究中心湖南长沙410012

在矿山地下开采过程中,采场结构参数对保证采矿效率和安全至关重要。在调查某钨矿采场现状的基础上,以顶柱厚度、间柱宽度、矿房长度作为影响采场稳定的主要因素,设计16组正交试验,采用数值模拟对比分析采场稳定性与各因素之间的关联性... 详细信息

在矿山地下开采过程中,采场结构参数对保证采矿效率和安全至关重要。在调查某钨矿采场现状的基础上,以顶柱厚度、间柱宽度、矿房长度作为影响采场稳定的主要因素,设计16组正交试验,采用数值模拟对比分析采场稳定性与各因素之间的关联性和相互作用。研究结果表明,顶柱厚度对维持采场稳定最为重要,其次是间柱宽度,最后是矿房长度。根据数值模拟结果,并考虑矿山经济效益,最终选择矿房长度为50m,间柱宽度为8m,顶柱厚度为8m作为本矿山的最佳采场结构参数。

关键词：采场结构参数顶柱厚度矿房长度间柱宽度正交试验数值模拟

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软岩巷道开挖支护的颗粒离散元模拟

中南大学学报（自然科学版） 2013年第4期44卷 1639-1646页

作者：廖九波李夕兵周子龙邹洋中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室湖南长沙410083

针对马路坪矿的一种典型软岩巷道,根据其地质条件和力学特性,将巷道围岩分成弹性区、塑性区和破裂区,进行弹塑性力学分析,得到其位移的封闭解析解。采用颗粒流软件PFC2D对软岩巷道开挖后围岩变形破坏规律进行数值模拟,探讨围岩各个关键... 详细信息

针对马路坪矿的一种典型软岩巷道,根据其地质条件和力学特性,将巷道围岩分成弹性区、塑性区和破裂区,进行弹塑性力学分析,得到其位移的封闭解析解。采用颗粒流软件PFC2D对软岩巷道开挖后围岩变形破坏规律进行数值模拟,探讨围岩各个关键部位的位移分布特征,研究结果与巷道弹塑性解能很好地吻合,说明基本模型的正确性,进而利用模型模拟支护,分析支护效果随支护时间的变化规律。所得结果可为类似巷道的破裂机制分析和支护设计提供理论指导。

关键词：软岩巷道弹塑性模型颗粒流模拟位移支护

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中厚急倾斜破碎磷矿体安全高效开采技术研究

中厚急倾斜破碎磷矿体安全高效开采技术研究

作者：廖九波中南大学

学位级别：硕士

用沙坝矿中厚急倾斜矿体松软破碎、埋藏深、价值高,为复杂难采矿体,针对此类矿体的开采技术条件,从技术经济比较初选五种采矿方案。然后针对影响采矿方法优劣的14项评价指标的未确知性,利用VC++语言开发了基于未确知数学理论的采矿方法... 详细信息

用沙坝矿中厚急倾斜矿体松软破碎、埋藏深、价值高,为复杂难采矿体,针对此类矿体的开采技术条件,从技术经济比较初选五种采矿方案。然后针对影响采矿方法优劣的14项评价指标的未确知性,利用VC++语言开发了基于未确知数学理论的采矿方法优选系统,结合用沙坝矿的工程实际情况,通过计算和分析研究,确定了该类矿体最优的采矿方法为人工假顶下向交错分段充填采矿法。通过CAD和MIDAS/GTS软件严格按设计图纸建立了前期实体模型,将其导入到FALC3D有限差分计算软件中进行数值计算,对人工假顶下向交错分段充填法的人工假顶和采场结构参数作为一个有机整体进行分析。针对不同参数方案,分别模拟回采中矿岩位移场、应力场和塑性区的变化情况,确定采场最优结构参数为高20m、宽20m。现场工程应用证明,最优结构参数的人工假顶下向交错分段充填法能保证回采作业的安全性,显著地提高了矿石回收率,降低了矿石贫化率,及时有效地充填了采空区,减小了采矿成本,扩大了采场生产能力,增加了矿山的综合效益。同时,针对该采矿方法的高应力脉内凿岩巷道受到爆破震动破坏的情况,运用颗粒流程序PFC2D对动载荷作用下凿岩巷道的稳定性进行了数值分析,根据Blastmate III监测仪得到现场实测数据,选取了3条不同的实测振动速度时程曲线作为动载荷输入,分别进行了静力和动力分析。结果表明：相比于静态分析,爆破震动作用下岩体应力、位移及塑性区发生了更显著地变化;随岩体质点振动速度增大,巷道围岩的应力、位移及裂纹数量也明显增加。为了避免爆破震动诱发高应力脉内凿岩巷道失稳冒落,提出了相关合理的建议。该论文有图117幅,表39个,参考文献80篇。

关键词：急倾斜破碎矿体采矿方法优选未确知数学理论采场结构参数脉内凿岩巷道爆破震动

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截割厚度和截线距对镐型截齿破岩的影响研究

岩土力学 2023年第4期44卷 1009-1021页

作者：廖九波李夕兵王少锋杜坤中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了研究不同截割厚度和截线距对镐型截齿截割力和截割比能耗的影响,基于TRW-3000真三轴电液伺服测试系统及自主设计的创新型截齿加载平台,对炭质板岩和流纹质碎屑岩试样进行了室内直线截割试验。试验结果表明:截齿破岩呈现4种破坏模式... 详细信息

为了研究不同截割厚度和截线距对镐型截齿截割力和截割比能耗的影响,基于TRW-3000真三轴电液伺服测试系统及自主设计的创新型截齿加载平台,对炭质板岩和流纹质碎屑岩试样进行了室内直线截割试验。试验结果表明:截齿破岩呈现4种破坏模式,两相邻截齿之间存在显著的协同作用。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。随着截割厚度的增大,截割比能耗呈幂函数减小;随着截线距和截割厚度的比值的增大,截割比能耗先减小后增大,且存在一个最小比能耗,即最优值,最优截割比能耗远小于无截槽影响的比能耗,此时截线距和截割厚度的比值为2或3。利用室内试验结论优化了悬臂式掘进机截割头上的截齿布置,并运用到掘进机非爆掘进现场工业试验,大幅提高了掘进效率并降低了掘进成本。

关键词：镐型截齿岩石截割截割厚度截线距截割比能耗

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基于模糊评价的某金矿采场结构参数优化研究

矿业研究与开发 2017年第12期37卷 73-78页

作者：易善华廖九波长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012

实现矿体安全高效开采的关键措施之一是采用适合的采场结构参数。针对某金矿机械化上向水平分层充填法存在的问题,构建了5种不同矿柱和矿房宽度的组合方案,采用ANSYS软件对不同方案的采场围岩位移场、应力场及塑性区变化规律进行了数值... 详细信息

实现矿体安全高效开采的关键措施之一是采用适合的采场结构参数。针对某金矿机械化上向水平分层充填法存在的问题,构建了5种不同矿柱和矿房宽度的组合方案,采用ANSYS软件对不同方案的采场围岩位移场、应力场及塑性区变化规律进行了数值计算。在数值模拟结果的基础上,综合考虑影响采场稳定的其他因素,采用熵值法分别确定各定量和定性指标的权重,经模糊数学综合评价,得到方案隶属度向量,最终确定采场的最优结构参数,即矿柱和矿房宽度均为14m,可确保回采作业安全。

关键词：机械化上向水平充填采矿法采场结构数值模拟模糊评价

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急倾斜极薄矿脉机械化开采新技术及应用

矿业研究与开发 2019年第7期39卷 10-14页

作者：廖九波范文录长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中国恩菲工程技术有限公司北京100038

急倾斜极薄矿脉开采,常遇到采矿方法难以确定、损失率贫化率高、作业空间狭小等问题。为研究适宜的采矿方法,以某金矿的急倾斜极薄矿脉为研究对象,针对原留矿法的弊端和该矿体开采技术条件,提出采用机械化水平分层削壁充填采矿法进行开... 详细信息

急倾斜极薄矿脉开采,常遇到采矿方法难以确定、损失率贫化率高、作业空间狭小等问题。为研究适宜的采矿方法,以某金矿的急倾斜极薄矿脉为研究对象,针对原留矿法的弊端和该矿体开采技术条件,提出采用机械化水平分层削壁充填采矿法进行开采,工业试验结果表明,损失率、贫化率分别降低了9,18个百分点,预期效果良好,可为类似矿山提供借鉴。

关键词：急倾斜极薄矿脉机械化水平分层削壁充填法浅孔留矿法采场结构参数

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基于响应曲面法的采场结构参数优化

矿业研究与开发 2022年第4期42卷 5-9页

作者：廖九波王筱添长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 金属矿山安全技术国家重点实验室湖南长沙410012 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

针对地下矿山采场结构参数的优化选择,采用响应曲面法设计试验方案,利用FLAC;数值软件进行试验模拟。通过分析对比数值模拟实测值与响应曲面预测值,验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小;给出了各影响因素对采场稳定性... 详细信息

针对地下矿山采场结构参数的优化选择,采用响应曲面法设计试验方案,利用FLAC;数值软件进行试验模拟。通过分析对比数值模拟实测值与响应曲面预测值,验证了响应曲面预测值与数值模拟实测值之间的差异较小;给出了各影响因素对采场稳定性影响程度的排序:矿房长度>间柱宽度>顶柱厚度。建立了采场稳定性与采场结构参数间的优化模型,对某钨钼矿山利用模型进行采场结构参数优化。结果表明,矿房长度48.25 m,间柱宽度10 m,顶柱厚度4 m是该矿山的最优采场结构参数,优化后的采场稳定性良好,采切比较优化前明显降低,证明了响应曲面法应用于采场结构参数优化具有较好的适用性。

关键词：响应曲面采场结构参数数值模拟模型优化

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基于模糊评价的留矿法采场结构参数优化研究

矿业研究与开发 2012年第1期32卷 4-7,81页

作者：莫卿马驰王剑波廖九波张平顺海南山金抱伦金矿有限公司海南乐东县572543 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了研究抱伦金矿采场稳定性并确定合理的采场结构参数,应用FLAC有限元模拟方法,计算了不同采场结构参数下的围岩应力、应变特征,分析总结了矿房地压分布规律,初步确定较优的结构参数。根据数值模拟结果,全面考虑采场结构参数的影响因素... 详细信息

为了研究抱伦金矿采场稳定性并确定合理的采场结构参数,应用FLAC有限元模拟方法,计算了不同采场结构参数下的围岩应力、应变特征,分析总结了矿房地压分布规律,初步确定较优的结构参数。根据数值模拟结果,全面考虑采场结构参数的影响因素,采用模糊评价理论,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实例,目前已安全采出矿石量超过10万t,取得了较好的效果。该研究为工程领域采场结构参数优化设计提供了一种新的方法。

关键词：采场结构参数三维有限元模拟模糊评价

分段凿岩阶段空场嗣后充填法在急倾斜破碎矿体中的应用

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化工矿物与加工 2012年第1期41卷 34-37页

作者：李凯廖九波朱坤磊贵州开磷集团矿业总公司中南大学资源与安全工程学院

贵州开磷集团用沙坝矿急倾斜破碎矿体属于难采矿体。根据该类矿体的赋存条件,通过对适用的6种采矿方案进行技术经济分析、比较,决定采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法。详细介绍了该采矿工艺的结构参数、采准工程、回采工艺及主要技... 详细信息

贵州开磷集团用沙坝矿急倾斜破碎矿体属于难采矿体。根据该类矿体的赋存条件,通过对适用的6种采矿方案进行技术经济分析、比较,决定采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法。详细介绍了该采矿工艺的结构参数、采准工程、回采工艺及主要技术经济指标。

关键词：急倾斜破碎矿体分段凿岩阶段空场嗣后充填法采矿方法选择