露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究_刘恒亮
铁矿山采空区顶板安全厚度数值模拟
铁矿山采空区顶板安全厚度数值模拟李超亮【摘要】介绍了当前空区顶板安全厚度的研究现状,以齐大山铁矿为背景,利用.FLAC3D和RFPA软件分别对地下隐伏采空区在载荷作用下的顶板稳定性进行分析,模拟了载荷作用下的顶板安全厚度与跨度之间的关系.计算结果显示:齐大山铁矿顶板的安全厚度与地下空区的跨度近似呈线性关系,实际工程中应以顶板最小厚度1.3倍的安全系数考虑.为推断齐大山铁矿顶板矿柱的安全性提供了理论指导.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P28-31,43)【关键词】采空区;FLAC3D;RFPA;数值模拟;顶板安全厚度【作者】李超亮【作者单位】鞍钢集团矿业公司【正文语种】中文齐大山铁矿是鞍钢集团铁矿石的主要原料生产基地之一，开采历史悠久，是一个规模巨大的鞍山式沉积变质铁矿床，20世纪日伪时期和50年代曾采用地采对其富矿进行开采，在不同的标高水平形成各式各样的地下空区，分布于齐大山铁矿采场内。
随着露天开采的进行和护顶厚度的降低，自2005年以来多次发生塌陷事件，严重威胁装备和人员的安全，对生产作业带来极大的安全隐患。
因此，需对采空区顶板的安全厚度进行研究、判断。
目前，空区顶板的分析方法较多，鲁佩涅伊特等［1］提出的计算公式是在露天条件下取得的，相对来说考虑因素较多，尤其是考虑了节理裂隙对岩体的影响，具有一定的特殊性。
平板梁理论［2］假设条件较多，而松散系数理论［2］则未考虑岩体的特征。
传统确定地下采空区安全顶板厚度的方法基本采用半定量分析，包括顶板厚跨比法、结构力学近似法等，该类方法对顶板的受力情况与破坏机理认识不足，不能全面反映采空区的应力、应变分布及破坏状况，故其计算结果的可靠性受到了很大影响，应用范围受到限制［3-5］。
数值模拟法［2］是近年来发展起来的而且应用很广的方法。
将岩体假定为弹性均质材料，用两维有限单元法进行计算机模拟，模拟分不同的空区跨度、不同的顶柱厚度进行，同时对不同采场空区结构、台阶附加压力(设备重量)分别进行计算。
露天转地下开采境界矿柱安全厚度确定
露天转地下开采境界矿柱安全厚度确定谷中元;谢亮波【摘要】根据杏山铁矿露天转地下开采的工程实际,基于K.B.鲁佩涅依特理论估算法,计算得到杏山铁矿露天转地下开采境界矿柱合理厚度应在12.34 ～17.11 m之间,并利用MIDAS/GTS数值模拟软件对境界矿柱厚度为12 m、14 m、16 m、18 m等4个数值模拟方案进行了计算.从境界矿柱沉降、采场底臌、境界矿柱最大拉应力和采场围岩最大压应力等方面进行了综合分析,得到境界矿柱厚度的最佳值为16m.%According to the engineering practice pf the transition from open-pit to underground in Xingshan iron ore, based on the K. B. LuPei brezhnevs estimation method, the reasonable thickness of boundary pillar in Xingshan iron ranges at between 12. 34 to 17. 11 m. 4 numerical simulation schemes whose boundary pillar thickness are 12 m, 14 m, 16 m, 18 m are built and calculated by using numerical simulation software MIDAS/GTS, and are analyzed from boundary pillar subside , stope pucking, the maximum tensile stress of boundary pillar and the maximum compressive stress of surrounding rock in the stope. It concluded that the optimal thickness of boundary pillar is 16 m.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】4页(P14-16,23)【关键词】露天转地下;境界矿柱;安全厚度;数值模拟【作者】谷中元;谢亮波【作者单位】中钢钢研科技集团吉林工程技术有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心【正文语种】中文随着经济发展对矿物资源需求的急剧增加，露天转地下开采成为必然，并吸引了越来越多研究者的关注。
露天转地下开采中顶柱稳定性分析
露天转地下开采中顶柱稳定性分析【摘要】对影响安全生产的问题—突冒危险性，结合唐山石人沟铁矿的具体地质条件、采矿体条件、岩体的结构特征及力学性质测试，本文采用数值模拟的方法，分析了九种境界顶柱留设方案，直观的展现出不同方案下各个层面的受力分布情况，从中选择合理的分析方案，指导矿山开采。
从而为矿石的安全回采提供保证。
【关键词】露天转地下；顶柱；稳定性；数值分析；突冒随着采掘深度不断增加，露天开采方案越来越不适合矿山生产要求。
近些年来，一些矿山开始着手露天转地下开采，如：板石沟铁矿，铜官山铁矿等。
由露天转入地下开采的过渡期间，为了矿石产量持续，回采安全，多采用分段空场法（留矿柱）留境界顶柱的方案。
而要解决的主要问题是境界矿柱留设尺寸，究竟留多少可以保证开采围岩稳定、生产安全又有更高的产量？如果境界矿柱留的过薄，易造成境界矿柱突然间崩落，会对地下采空区产生强动力冲击，当境界矿柱塌落时，对采空区内空气压缩，会形成破坏性很大的气浪，对井下设施及人员有很大危害，甚至可使矿井报废。
境界矿柱如果留的过厚又会造成矿产资源的浪费，矿柱回采率低，贫化率大。
在传统的工程设计中，一般采用工程类比法确定，此方法造成尺寸过大或者不足情况比较普遍。
随着计算机技术的发展，数值模拟的方法被认为是目前最先进的技术。
因此，本文采用数值模拟的方法，分析了九种境界顶柱留设方案，直观的展现出不同方案下各个层面的受力分布情况，从中选择合理的分析方案，指导矿山开采。
从而为矿石的安全回采提供保证。
1 工程概况唐钢矿业公司石人沟铁矿是唐钢的主要供矿单位，其露天开采已经进入末期。
以16线为界，将采区划分为南、北两个采区。
目前，南区露天开采已经结束，并作为内部排土场。
井下开采拟采用分段空场法留顶柱的方案。
采用前进式采矿，后退式回采。
矿区为一单斜构造，断裂构造发育，对矿体影响较大。
其中在设计范围内对矿体破坏较大的有F8，F18，F9，Fa，F5，Fc断层，使岩体破碎，降低岩体力学强度。
基于FLAC^(3D)的采场结构参数优选及支护措施
。若继续沿用该采矿方法，矿山生存环境将变
行一定程度的扩展延伸，根据影响范围在采空区尺
得异常艰难，同时，显著的地压问题对矿山的安全生
寸 3~5 倍的距离，模型实际尺寸为 700 m×160 m×
产也带来极大威胁［3-5］。所以，矿山计划由崩落采矿
1 000 m（长×宽×高）。
法转为充填法进行开采。需要对采场主要结构参数
MPa；并在二步骤回采前，在采场的上盘（端部）、顶部
进行预控顶回采，并用高强度充填体（3 MPa）充填。
对顶板完成支护后，再对二步骤采场进行整体崩落
开采。模拟时，采场长为矿体厚度（50~70 m），矿房
宽度初步设置 10，12.5，15 m 3 种。首先以采场宽度
12.5 m 来进行分析，随后根据 12.5 m 方案的模拟结果
哲等：基于 FLAC3d 的采场结构参数优选及支护措施
2021 年 4 月 第 4 期
根据模拟方案的分析比较，15 m 相对于 12.5 m
分矿体本身为多孔状、蜂窝状疏松结构，矿区矿体分
方案无论是拉、剪应力值，应力集中区域，还是塑性
布于接触带内，矿石分块状、蜂窝状及粉状，矿体围
区分布范围，均出现了较明显的增长，该方案有一定
了适当折减，见表 1。
粉状矿石均为Ⅴ级［6-9］。
矿体埋藏深，厚度大，倾角变化大，矿石品位高。
当前采用无底柱分段崩落法开采，存在矿石损失贫
化 大 、支 护 成 本 高 的 特 点 ，迫 切 需 要 向 充 填 法 转
变［10］。因此，充填采矿方法的选择与结构参数优化
成为项目的关键。
2
数值模拟方案
2. 1
土厚度 100 mm，厚度根据围岩情况适当调整。主要
北衙露天转地下开采隔离矿柱的稳定性分析
（１． Ｂｅｉｙａ Ｍ ｉｎｉｎｇ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． ｏｆ Ｙ ｕｎｎａｎ Ｇｏｌｄ Ｍ ｉｎｉｎｇ Ｇ ｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｉ ｔｄ．，Ｄ ａｌｉ Ｙｕｎｎａｎ ６７１５０７，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍ ｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋ ｕｎｍ ｉｎｇ Ｍ ｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｋ ｕｎｍ ｉｎｇ ６５００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｏｕｎｄ ｍ ｉｎｉｎｇ；ｏｐｅｎ ｐｉｔ； ｓｔａｂｉｌｉｔｙ； ｉｓｏｌａｔｅｄ ｐｉｌｌａｒ
随着矿 山露 天开 采深 度 的不 断增 加 ，露 天方 案 越 来 越不适 合 矿 山生 产 要 求 ，因此 露 天 矿境 界 内地 下采 空 区顶板 上方 的 隔离矿 柱成 为露 天边 坡稳定 至 关 重 要 的安全 保 障 。通 过 留设 隔 离矿柱 可 以使露 天 与地 下开 采 同时进 行 ，保 证 在 露 天 转 地 下 开采 过 程 中 ，开采 矿量保 持 稳定 和通 风系统 正 常运行 ，但 是 隔 离矿 柱 的留设 也 会 给 地 下开 采 的安全 带 来 隐 患ｊ］］。 如果 隔离 矿柱 留 的过 薄 ，易 造 成 隔 离 矿 柱 突然 间崩 落 ，会 对 地下采 空 区产 生强 动力 冲击 。因此 ，本 文采 用数 值模 拟方 法 对 已实际 确定 的隔 离矿柱 及露 采边 坡 的稳定 性进 行分 析 。
１ 工 程 地 质 概 况
北 衙 金矿 位 于 巴塘 断 裂 带 中段 南 侧 ，该 原 矿 山
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（５１０６４０１２；５１２６４０１８） 作 者 简 介 ：宋 登 学 （１９８０一），男 ，工 程 师 ，硕 士 ，采 矿 工 程 专业 。
北衙露天转地下开采隔离矿柱的稳定性分析
北衙露天转地下开采隔离矿柱的稳定性分析宋登学;卢萍;聂琪【摘要】露采边坡和隔离矿柱稳定性分析是露天转地下矿山经常面临的问题,对于金属矿山地下开采安全生产极其重要.根据北衙金矿矿段隔离矿柱的厚度以及边坡工程地质条件,采用有限差分法数值软件对露采转地下的隔离矿柱进行了不同厚度的模拟计算.结果表明,露采边坡在地下开采期间隔离矿柱设为50 m较为可靠,边坡基本处于稳定状态,为该矿体安全高效回采提供了理论依据和技术指导.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2016(068)002【总页数】3页(P12-14)【关键词】地下开采;露采;稳定性;隔离矿柱【作者】宋登学;卢萍;聂琪【作者单位】云南黄金矿业集团鹤庆北衙矿业有限公司,云南大理671507;昆明冶金高等专科学校矿业学院,昆明650033;昆明冶金高等专科学校矿业学院,昆明650033【正文语种】中文【中图分类】TD854+.6随着矿山露天开采深度的不断增加, 露天方案越来越不适合矿山生产要求，因此露天矿境界内地下采空区顶板上方的隔离矿柱成为露天边坡稳定至关重要的安全保障。
通过留设隔离矿柱可以使露天与地下开采同时进行，保证在露天转地下开采过程中，开采矿量保持稳定和通风系统正常运行，但是隔离矿柱的留设也会给地下开采的安全带来隐患[1]。
如果隔离矿柱留的过薄，易造成隔离矿柱突然间崩落，会对地下采空区产生强动力冲击。
因此，本文采用数值模拟方法对已实际确定的隔离矿柱及露采边坡的稳定性进行分析。
北衙金矿位于巴塘断裂带中段南侧，该原矿山开采方式为露天开采，后期随着开采深度的延伸，矿山生产由凹陷露采转入地下深部开采，露采坑底标高为1 820 m，露采和地采之间的隔离矿柱为50 m。
地下采矿方法采用留间柱和顶柱的空场法回采。
该矿段矿体赋存地质条件复杂，矿区范围内由I1矿体和I2矿体组成，其矿体特征如下：I1矿体工程控制长1 050 m，储量占总储量的44.2%，按形态及赋存部位可分为三段，北段和中段赋存标高较高，本次开采I1矿体主要为南段矿体(18#～36#线)，矿体控制长490 m，赋存标高1 870～1 413 m，控制矿体水平厚度平均16.59 m，平均倾角75°脉状透镜体。
关于露天转地下开采境界顶柱破坏模式及稳定性的研究
关于露天转地下开采境界顶柱破坏模式及稳定性的研究露天转地下开采是指在露天开采矿石或煤炭等资源的基础上，将开采活动转移到地下进行。
这种开采方式具有较低的环境影响和更高的安全性，但在实施过程中可能会遇到顶柱破坏等问题。
本文将针对露天转地下开采境界顶柱破坏模式及稳定性进行研究。
首先，对于露天转地下开采境界顶柱破坏模式的研究，可以从理论分析和数值模拟两个方面展开。
在理论分析方面，可以采用力学分析方法对露天转地下开采的顶柱破坏进行分析。
可以考虑材料的力学性质、结构的几何特征以及外界荷载等因素，建立适当的力学模型，并进行分析求解。
通过分析研究开采过程中顶柱破坏的机理、模式和影响因素，可以揭示顶柱破坏的规律。
在数值模拟方面，可以借助计算机软件，采用有限元或离散元等数值方法进行模拟。
通过建立合适的数学模型、确定材料参数和边界条件，进行数值计算。
通过模拟开采过程中的顶柱变形和破坏过程，可以提供有关顶柱稳定性的信息。
在研究露天转地下开采境界顶柱稳定性方面，可以从工程实践和试验研究两个方面入手。
从工程实践方面，可以结合实际的露天转地下开采工程进行观察和监测。
通过采集工程现场的数据并进行分析，包括地质勘探资料、地下水情况、岩石力学性质、地应力等，可以评估顶柱的稳定性，并进行相应的改善措施。
从试验研究方面，可以开展适当的实验室和现场试验。
通过实验，可以研究岩石力学性质、岩体变形特征和破坏机理等。
同时，还可以进行模型试验，重现实际开采过程中的顶柱破坏现象，观测顶柱的变形和破坏过程，为顶柱稳定性的评估提供依据。
在稳定性研究的基础上，可以进一步探讨露天转地下开采境界顶柱的合理支护方法。
通过合理的支护方案，可以减小顶柱的变形和破坏风险，保证地下开采的顺利进行。
综上所述，对于露天转地下开采境界顶柱破坏模式及稳定性的研究可以从理论分析、数值模拟、工程实践和试验研究四个方面展开，以揭示顶柱破坏的规律和评估顶柱的稳定性，并提出合理的支护方法。
基于权关联系数的露天转地下开采隔离层厚度确定
基于权关联系数的露天转地下开采隔离层厚度确定
潘世华;刘艳章;陈小强;邹晓甜;刘永涛;张奎;吴恩桥
【期刊名称】《化工矿物与加工》
【年(卷),期】2017(46)4
【摘要】为确保霍各庄矿由露天转入地下开采的安全,需在露天坑底下部留一定厚度的隔离层。
利用典型勘探线剖面建立数值计算模型,分析各预选方案下典型剖面的应力分布状态,计算不同方案的隔离层安全系数和露天边坡安全系数。
分析表明,霍各庄矿露天边帮在露天开采结束时状态稳定,地下首中段开采形成空区后边坡安全系数明显降低;隔离层厚度不同,露天边坡安全系数差异较大。
选取隔离层安全系数、露天边坡安全系数、矿石回收率、隔离层抗冲击能力等4个评价指标,应用权关联系数评价模型对各预选方案进行综合评价,最终确定霍各庄矿露天转地下开采的最优隔离层厚度为35m。
【总页数】5页(P45-49)
【关键词】霍各庄矿;隔离层厚度;露天转地下开采;权关联系数;安全系数
【作者】潘世华;刘艳章;陈小强;邹晓甜;刘永涛;张奎;吴恩桥
【作者单位】武汉科技大学资源与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD854.6
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。