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落凼矿露井联采模式下地下采矿方法研究

落凼矿露井联采模式下地下采矿方法研究

作者：林逸晖昆明理工大学

学位级别：硕士

随着浅部资源的逐渐枯竭,大量露天矿山已处于深凹露天开采阶段,而深凹露天开采面临着开采技术难度加大、回采安全性低等问题,因此大多数深凹露天矿山选择转入地下开采。在露井联采的过程中,地下矿体的采矿方法选择及采场结构参数选取对... 详细信息

随着浅部资源的逐渐枯竭,大量露天矿山已处于深凹露天开采阶段,而深凹露天开采面临着开采技术难度加大、回采安全性低等问题,因此大多数深凹露天矿山选择转入地下开采。在露井联采的过程中,地下矿体的采矿方法选择及采场结构参数选取对其上部边坡稳定有着很大的影响。落凼矿已由深凹露天转地下联合开采,本文以其地下矿体开采为研究对象,根据落凼矿开采技术条件,采用工程设计、理论计算与数值模拟方法对落凼矿地下开采采矿方法及采场结构参数进行了研究,并分析了落凼矿地下采区上部露天边坡稳定性。(1)针对落凼矿地下开采中厚至厚大矿体原采用的单步骤分段空场嗣后充填采矿法存在着损失率高、采切比高的问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法。(2)依照落凼矿实际情况,根据顶板结构特征,基于薄板理论进行采场结构参数设计,确定两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法一步骤矿房最优宽度为12m,二步骤矿房最优宽度为18m,矿房极限长度为70m,顶板极限暴露面积为1260m。(3)针对落凼矿分级尾砂胶结充填体进行了单轴抗压试验、抗拉试验及抗剪试验,测得了不同配比条件下充填体的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、抗拉强度、内聚力和内摩擦角等力学参数,并通过对试验数据的分析得出了各充填体力学参数随水泥添加量及料浆质量浓度的变化规律。(4)根据采场结构参数选取结果以及矿体赋存条件对落凼矿地下采区进行规划设计,建立落凼矿露天转地下开采数值模型,并结合充填体力学试验结果开展数值模拟分析,结果表明采场结构参数设计合理,采场及边坡稳定性良好。(5)将采场结构参数设计成果应用于工业试验,结果表明两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法采场稳定性及露天边坡稳定性良好;同时采矿损失率、贫化率均小于10%,与落凼矿原使用的分段空场嗣后充填法相比,经济技术指标占优,采矿损失率大幅降低。

关键词：露井联采连续采矿方法采场结构参数边坡稳定性

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露井联采作用下边坡破坏机制的研究

黑龙江工业学院学报（综合版） 2023年第6期23卷 109-116页

作者：孙世国吴梦柯关宇北方工业大学土木工程学院北京100144

以紫荆山金铜矿开采为例,矿山开采在不同时期,井工开采和露天开采两种开采方式交替进行。为了研究两种采动效应对边坡稳定性的影响,采用数值模拟的方法,研究了地下采空区已存在的情况下进行露天开采对边坡稳定性的影响,计算出不同顶板... 详细信息

以紫荆山金铜矿开采为例,矿山开采在不同时期,井工开采和露天开采两种开采方式交替进行。为了研究两种采动效应对边坡稳定性的影响,采用数值模拟的方法,研究了地下采空区已存在的情况下进行露天开采对边坡稳定性的影响,计算出不同顶板厚度对应的边坡稳定性系数,通过分析边坡稳定性系数和塑性区分布,确定了安全的顶板厚度为68m。推导了井工开采影响下边坡稳定性系数的计算公式,得出了随着井工开采的推进边坡稳定性系数降低的结论。

关键词：露井联采顶板厚度边坡稳定性塑性区

井工开采对露井联采边坡稳定影响的塑性极限分析

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岩土工程学报 2010年第3期32卷 344-350页

作者：朱建明张宏涛周保精徐金海北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100083 北京科技大学土木与环境学院北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008

针对目前对露井联采边坡稳定研究方法的局限性和不足,首先根据露井联采边坡稳定的特征,基于塑性力学上限定理的边坡稳定极限分析方法,建立了井工长壁开采沉陷岩体的机动位移场,对沉陷岩体利用塑性极限分析方法建立功能方程。其次,利用... 详细信息

针对目前对露井联采边坡稳定研究方法的局限性和不足,首先根据露井联采边坡稳定的特征,基于塑性力学上限定理的边坡稳定极限分析方法,建立了井工长壁开采沉陷岩体的机动位移场,对沉陷岩体利用塑性极限分析方法建立功能方程。其次,利用该方法对安太堡南侧排土场下井工开采导致地表沉陷岩体进行了研究,分析了井工开采产生的沉陷对周围岩体特别是边坡岩体沉陷稳定和边坡稳定的影响,提出了露井联采边界参数应以井工开采工作面与边坡台阶的垂直安全距离为依据确定,其井工矿工作面开切眼位置应以Y=74160(与露天矿边坡水平距离为231 m)为界布置,才能保证其安全高度在105 m以上,实现安太堡南帮在露井联采下的安全稳定。

关键词：露井联采塑性力学上限定理沉陷岩体边界参数垂直安全高度

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关键层耦合作用下露井联采边坡滑动深度分析

煤炭学报 2014年第S2期39卷 354-358页

作者：丁鑫品王俊李伟刘博文煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

通过理论分析和相似材料模拟实验,提出了控制露井联采边坡稳定的"关键层"概念,研究了"关键硬岩层"与"关键弱层"耦合作用下的露井联采边坡变形破坏机理。建立工程力学模型,推导出了关键层耦合作用下露井联采边坡滑动深度的预计公式,以平... 详细信息

通过理论分析和相似材料模拟实验,提出了控制露井联采边坡稳定的"关键层"概念,研究了"关键硬岩层"与"关键弱层"耦合作用下的露井联采边坡变形破坏机理。建立工程力学模型,推导出了关键层耦合作用下露井联采边坡滑动深度的预计公式,以平朔矿区安家岭露天矿北端帮井工开采引起的边坡滑动为工程实例,对公式的适用性进行了验证,结果表明,预计结果与相似材料模拟实验结果、现场位移监测结果三者基本吻合。通过研究,实现了露井联采边坡潜在滑移深度的合理预计,为露井联采时空关系优化、边界参数合理确定、边坡变形监测与失稳治理等工作提供了依据。

关键词：露井联采边坡稳定耦合作用关键层破坏机理

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基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

煤炭学报 2014年第S2期39卷 359-365页

作者：常来山李绍臣颜廷宇辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051 煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院北京100013

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了... 详细信息

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。

关键词：岩体损伤 CSIR分类露井联采节理岩体

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露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟

安全与环境学报 2015年第1期15卷 15-20页

作者：王东王前领曹兰柱宋子岭辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考... 详细信息

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考虑拉伸和剪切两种破坏判据,应用RFPA强度折减法对露井联采逆倾边坡岩移规律及稳定性进行了数值模拟。通过对比分析单一露天开采和露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律、位移演化规律及应力分布特征的差异,揭示了地下开采对露天矿逆倾边坡岩移规律及稳定性的影响和原因。结果表明:单一露天开采时边坡发生滑移型破坏,而露井联采条件下边坡发生滑移-塌陷复合型破坏;受两种采动效应叠加的影响,地下采空区上方岩体以下沉为主,同时上山一侧岩体向露天采空区方向发生明显位移;受地下采动影响时,逆倾边坡稳定性下降,其根本原因是坡体内剪应力的大范围叠加升高,造成上部一定范围的岩体在边坡发生滑移前就遭到破坏,从而加剧了滑坡的发展。

关键词：安全工程露井联采逆倾破坏模式边坡稳定性数值模拟

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露井联采边坡稳定性数值模拟

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年第4期28卷 533-536页

作者：郑友毅中煤国际工程设计研究总院北京100120

为了揭示露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律,结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM模拟岩体的变形破坏过程,分析了边坡的稳定性,表明受到双重采动的影响,边坡岩体的变形加剧,稳定性下降。该成果对露井联采矿山具有... 详细信息

为了揭示露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律,结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM模拟岩体的变形破坏过程,分析了边坡的稳定性,表明受到双重采动的影响,边坡岩体的变形加剧,稳定性下降。该成果对露井联采矿山具有一定的参考价值和指导意义。

关键词：露井联采边坡稳定性 RFPA—SRM 安全系数

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露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2008年第2期27卷 165-167页

作者：王振伟王建国于永江煤炭科学研究总院抚顺分院辽宁抚顺113122 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

为了解决井采影响下黄土基底排土场边坡的治理问题,采用理论研究与现场课题相结合的方法,对露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律进行了研究与探讨。结合多个矿区开采历史,根据开采煤层赋存情况以及井工矿、露天矿矿坑与排土场的... 详细信息

为了解决井采影响下黄土基底排土场边坡的治理问题,采用理论研究与现场课题相结合的方法,对露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律进行了研究与探讨。结合多个矿区开采历史,根据开采煤层赋存情况以及井工矿、露天矿矿坑与排土场的空间形态,将露井联采分为两种类型;通过对露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏机理的研究并结合现场实际总结了露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏的一般规律,为黄土基底排土场下井工开采可行性提供依据。

关键词：露井联采黄土基底排土场

露井联采中采矿方法对露天边坡的稳定性分析研究

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金属矿山 2019年第1期48卷 174-180页

作者：赵强豆玉杰黄其冲北方爆破科技有限公司北京100089 北京奥信化工科技发展有限责任公司北京100043

在露天矿露井联采阶段,地下开挖采矿方法的不合理选择可能会对露天边坡的稳定性造成扰动,以致出现边坡失稳、地面塌陷以及排土场滑塌等灾害事故,这就增加了对边坡以及排土场等的维护费用。为了减少地下开挖对边坡扰动的影响,结合某露天... 详细信息

在露天矿露井联采阶段,地下开挖采矿方法的不合理选择可能会对露天边坡的稳定性造成扰动,以致出现边坡失稳、地面塌陷以及排土场滑塌等灾害事故,这就增加了对边坡以及排土场等的维护费用。为了减少地下开挖对边坡扰动的影响,结合某露天磷矿的工程背景,利用ANSYS有限元法进行数值模拟分析,通过对未开挖、上向水平分层充填法、空场法3种情况下对边坡和隔离带的影响分析,得出使用充填法进行地下开挖时,隔离层的变化较小,边坡局部有影响且可能发生破坏,则需对边坡加强防护措施。使用空场法时,开挖结束后采空区附近和隔离层底部的位移量比较大,在此种情况下边坡整体不会出现失稳,但局部可能发生破坏,需同时对边坡和隔离层做保护措施。通过对比可知充填法的整体安全系数较高,所以在今后的开采中可优先考虑充填法。

关键词：露井联采边坡数值模拟稳定性分析