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2023, 52(6):28-33.
摘要:
近年来，随着矿山规模化、大型化、环保等需求，半自磨机逐渐成为选矿厂的主流磨矿设备，但是，由于半自磨机本身的碎磨特点，对矿石性质的敏感程度高于常规碎磨及高压辊磨等系统，所以，半自磨机如何做到达产、稳产、增产是矿山不断摸索和实践的重要环节。本文通过对某选矿厂7.5m×3.2m半自磨机无法达产的原因进行分析及改进，提出了提高半自磨机产能的多种方法，并进行了对应的评价，以供同类矿山遇到此问题时参考。
近年来，随着矿山规模化、大型化、环保等需求，半自磨机逐渐成为选矿厂的主流磨矿设备，但是，由于半自磨机本身的碎磨特点，对矿石性质的敏感程度高于常规碎磨及高压辊磨等系统，所以，半自磨机如何做到达产、稳产、增产是矿山不断摸索和实践的重要环节。本文通过对某选矿厂7.5m×3.2m半自磨机无法达产的原因进行分析及改进，提出了提高半自磨机产能的多种方法，并进行了对应的评价，以供同类矿山遇到此问题时参考。
2023, 52(6):1-5.
摘要:
矿柱稳定是矿山安全高效开采的前提，研究影响矿柱稳定性的因素及其敏感程度对于矿柱安全管理具有重要的意义。本文提出了基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素分析方法，并以四川省某锰矿房柱采矿法采场为研究对象，首先分析了矿山地下采场矿柱稳定性影响因素，随后利用粗糙集理论对各影响因素进行敏感性分析，计算出各影响因素对矿柱稳定的重要性。结果表明，矿房宽度的重要性为0.381，对矿柱稳定性的影响最为显著。该方法对于矿柱稳定性影响因素敏感性分析客观有效，可为矿山矿柱安全管理及矿柱尺寸优化提供理论依据。
矿柱稳定是矿山安全高效开采的前提，研究影响矿柱稳定性的因素及其敏感程度对于矿柱安全管理具有重要的意义。本文提出了基于粗糙集理论的矿柱稳定性影响因素分析方法，并以四川省某锰矿房柱采矿法采场为研究对象，首先分析了矿山地下采场矿柱稳定性影响因素，随后利用粗糙集理论对各影响因素进行敏感性分析，计算出各影响因素对矿柱稳定的重要性。结果表明，矿房宽度的重要性为0.381，对矿柱稳定性的影响最为显著。该方法对于矿柱稳定性影响因素敏感性分析客观有效，可为矿山矿柱安全管理及矿柱尺寸优化提供理论依据。
2023, 52(6):45-50.
摘要:
矿用设备的机械臂是具有挠性结构的部件。在采掘工作时，机械臂受重载、强冲击作用，影响设备的采掘效率和工作的稳定性从而引发设备故障。矿用设备工作环境复杂，振动信号的采集和故障分析工作的难度较大。本文以采煤机摇臂为例，为测试采掘类设备机械臂的振动信号，设计了模拟采煤机摇臂振动信号的实验台；实验采集了摇臂在各种工况下的振动信号，建立了摇臂横向振动数据分析的网络模型。应用神经网络进行数据分析，拟合了摇臂横向振动模型，大大减少人工分析的误差，为矿用设备工作状态监测与故障预判提供数据依据。
矿用设备的机械臂是具有挠性结构的部件。在采掘工作时，机械臂受重载、强冲击作用，影响设备的采掘效率和工作的稳定性从而引发设备故障。矿用设备工作环境复杂，振动信号的采集和故障分析工作的难度较大。本文以采煤机摇臂为例，为测试采掘类设备机械臂的振动信号，设计了模拟采煤机摇臂振动信号的实验台；实验采集了摇臂在各种工况下的振动信号，建立了摇臂横向振动数据分析的网络模型。应用神经网络进行数据分析，拟合了摇臂横向振动模型，大大减少人工分析的误差，为矿用设备工作状态监测与故障预判提供数据依据。
2023, 52(6):40-44.
摘要:
本文以6303综放工作面回采为工程背景，采用钻探方法确定下覆9#煤层采空区位置，并通过理论及数值模拟技术对工作面回采期间底板稳定性进行分析，给出采空区加固技术方案并进行工程应用。研究发现：①工作面回采后底板塑性区与下覆采空区顶板联通、底板稳定性较差，而对采空区进行加固后工作面底板稳定性得以明显提出；②在分析现有加固材料基础上，发现空巷充填材料不仅可满足采空区加固需要，而且可降低加固成本、加固工程施工量；③结合6303综放工作面回采巷道及探测巷道布置情况具体给出加固钻孔布置方案、充填工艺及安全技术措施等。工程应用后，6303综放工作面回采过下覆9#煤层采空区时工作面底板及综放设备等保持稳定，开采设备、顶底板、矿压等均未出现异常，表明采用的加固技术效果显著。
本文以6303综放工作面回采为工程背景，采用钻探方法确定下覆9#煤层采空区位置，并通过理论及数值模拟技术对工作面回采期间底板稳定性进行分析，给出采空区加固技术方案并进行工程应用。研究发现：①工作面回采后底板塑性区与下覆采空区顶板联通、底板稳定性较差，而对采空区进行加固后工作面底板稳定性得以明显提出；②在分析现有加固材料基础上，发现空巷充填材料不仅可满足采空区加固需要，而且可降低加固成本、加固工程施工量；③结合6303综放工作面回采巷道及探测巷道布置情况具体给出加固钻孔布置方案、充填工艺及安全技术措施等。工程应用后，6303综放工作面回采过下覆9#煤层采空区时工作面底板及综放设备等保持稳定，开采设备、顶底板、矿压等均未出现异常，表明采用的加固技术效果显著。
2023, 52(6):77-82.
摘要:
湖北某铜矿中铜主要以原生硫化铜的形式存在，主要脉石矿物为石榴石和石英。针对矿石中铜矿物不均匀中细粒嵌布，镶嵌关系复杂，单体解离困难，选铜回收率低的难点，通过矿石性质研究和详细的工艺条件优化试验，确定一段磨矿细度为-0.074mm含量70.59%，二段再磨细度为-0.045mm含量92.93%，采用异丁基黄药/丁铵黑药（2∶1）组合捕收剂，混合浮选-铜硫分离-中矿集中返回的工艺流程，对含铜0.62%的矿样进行闭路浮选，取得了精矿铜品位20.33%，回收率91.21%的优异选别指标。本研究结果对现场工艺优化，提高铜回收率提供了指导。
湖北某铜矿中铜主要以原生硫化铜的形式存在，主要脉石矿物为石榴石和石英。针对矿石中铜矿物不均匀中细粒嵌布，镶嵌关系复杂，单体解离困难，选铜回收率低的难点，通过矿石性质研究和详细的工艺条件优化试验，确定一段磨矿细度为-0.074mm含量70.59%，二段再磨细度为-0.045mm含量92.93%，采用异丁基黄药/丁铵黑药（2∶1）组合捕收剂，混合浮选-铜硫分离-中矿集中返回的工艺流程，对含铜0.62%的矿样进行闭路浮选，取得了精矿铜品位20.33%，回收率91.21%的优异选别指标。本研究结果对现场工艺优化，提高铜回收率提供了指导。
2023, 52(6):17-21.
摘要:
本文根据扩散理论相对体积浓度CCA的H.M.伊斯梅尔方程与E.J.瓦斯普和王绍周浆体流态判别标准，采用刘德忠对指数Z计算法进行浆体流态判别计算，得出似均质浆体体积浓度C1V和非均质浆体体积浓度C2V，依据浆体相对体积浓度CCA=C1VCV，提出C1V粗细颗粒分界粒径概念，并在此基础上，提出C2V非均质浆体体积浓度增阻概念，对分界粒径概念和增阻概念进行定义，推导出增阻系数法计算浆体管道阻力公式，该公式通过我国六条长距离浆体管道工程验证，计算结果与工程实际相近。
本文根据扩散理论相对体积浓度CCA的H.M.伊斯梅尔方程与E.J.瓦斯普和王绍周浆体流态判别标准，采用刘德忠对指数Z计算法进行浆体流态判别计算，得出似均质浆体体积浓度C1V和非均质浆体体积浓度C2V，依据浆体相对体积浓度CCA=C1VCV，提出C1V粗细颗粒分界粒径概念，并在此基础上，提出C2V非均质浆体体积浓度增阻概念，对分界粒径概念和增阻概念进行定义，推导出增阻系数法计算浆体管道阻力公式，该公式通过我国六条长距离浆体管道工程验证，计算结果与工程实际相近。
2023, 52(6):22-27.
摘要:
近年来，数字孪生技术高速发展，已经在智慧城市，智慧园区等领域取得很多进展。但是矿山行业因为矿体资源埋藏不确定性，作业地点的移动性，生产工艺的多样性的特点，使得生产流程复杂，数字孪生发展缓慢、成功案例较少。通过对地下矿山工程实际需求分析，结合智能设备、工业自动化、5G等先进装备和技术，设计并研发了MIM数字孪生平台，并在眼前山铁矿进行了成功应用。通过应用MIM数字孪生平台，该矿山实现了部分作业工序无人化或智能化，提高了企业管理效率，优化了生产设计精度，减少了作业人员数量，取得了良好效果。
近年来，数字孪生技术高速发展，已经在智慧城市，智慧园区等领域取得很多进展。但是矿山行业因为矿体资源埋藏不确定性，作业地点的移动性，生产工艺的多样性的特点，使得生产流程复杂，数字孪生发展缓慢、成功案例较少。通过对地下矿山工程实际需求分析，结合智能设备、工业自动化、5G等先进装备和技术，设计并研发了MIM数字孪生平台，并在眼前山铁矿进行了成功应用。通过应用MIM数字孪生平台，该矿山实现了部分作业工序无人化或智能化，提高了企业管理效率，优化了生产设计精度，减少了作业人员数量，取得了良好效果。
2023, 52(6):57-65.
摘要:
柏坊铜矿地处衡阳盆地南缘多构造叠合复合部位，区内褶皱、断裂、不整合面、岩溶等对矿体的形成与空间分布起重要的控制作用，深部勘查难度较大。物性测试表明，区内不同地层岩（矿）石电性差异明显，运用广域电磁法可以有效的分析预测地层岩性发育、构造形态、断层展布、岩体空间分布等地质特征。通过实施7条广域电磁测深剖面，进行系统处理和定量反演计算，推断柏坊铜矿深部地层、构造、岩体等地质体界线，结合矿体的空间定位机制与规律，建立成矿地质体-地球物理找矿标志，预测有利成矿靶区。后期经钻探工程验证，广域电磁法成果与工程揭露地层及构造发育情况较为吻合，为开展边深部勘查提供了较为充分的地球物理依据。
柏坊铜矿地处衡阳盆地南缘多构造叠合复合部位，区内褶皱、断裂、不整合面、岩溶等对矿体的形成与空间分布起重要的控制作用，深部勘查难度较大。物性测试表明，区内不同地层岩（矿）石电性差异明显，运用广域电磁法可以有效的分析预测地层岩性发育、构造形态、断层展布、岩体空间分布等地质特征。通过实施7条广域电磁测深剖面，进行系统处理和定量反演计算，推断柏坊铜矿深部地层、构造、岩体等地质体界线，结合矿体的空间定位机制与规律，建立成矿地质体-地球物理找矿标志，预测有利成矿靶区。后期经钻探工程验证，广域电磁法成果与工程揭露地层及构造发育情况较为吻合，为开展边深部勘查提供了较为充分的地球物理依据。
2023, 52(6):34-39.
摘要:
为解决极松软易破碎厚煤层煤顶下巷道存在的漏顶、片帮严重，支护效果差，掘进单进效率低，回采进度受制约等系列问题，以涡北煤矿842风巷外段为研究对象，采用现场应用、数值模拟等方法，在调研其工程地质条件及原支护方式下巷道变形概况的基础上，提出了松散煤体预应力锚索全长锚固技术，期望进一步提高我国极松软易破碎厚煤层综放面巷道掘进水平。
为解决极松软易破碎厚煤层煤顶下巷道存在的漏顶、片帮严重，支护效果差，掘进单进效率低，回采进度受制约等系列问题，以涡北煤矿842风巷外段为研究对象，采用现场应用、数值模拟等方法，在调研其工程地质条件及原支护方式下巷道变形概况的基础上，提出了松散煤体预应力锚索全长锚固技术，期望进一步提高我国极松软易破碎厚煤层综放面巷道掘进水平。
2023, 52(6):6-11.
摘要:
杨家岭中采区北坡高程150m处有滑坡，由此造成的破坏变形给安全生产带来极大影响。滑坡岩石为孤峰组页岩，为探究岩石宏微观破坏机制，利用X射线粉晶衍射、扫描电镜、MTS816型电液伺服控制试验机等对其进行研究。试验结果表明：研究区页岩主要由碎屑矿物石英和黏土矿物伊利石、少量绿泥石和高岭石组成，岩石具有一定吸水性；微观下，页岩内部整体为片状结构，含有直径约0.61~4.01μm的孔洞，长度约1.09~2.95μm的原生裂纹；单轴压缩下，岩石抗压强度与弹性模量随着加载速率的增大，而成指数关系增大，在低加载速率下，页岩有明显的屈服阶段，且破坏形式为脆性张拉破坏；三轴压缩下，页岩抗压强度平均下降了15.31%~20.40%、黏聚力下降了16.57%左右，围压能够提高饱水页岩的抗压强度，其主要发生脆性剪切破坏，且破坏倾角约为67.38°；岩石损伤强度和峰值应变受围压影响最为明显，其强度受围压敏感程度依次为损伤强度＞峰值强度＞起裂强度。研究结果表明：研究区页岩矿物成分和微观结构可能是诱发其宏观破坏的主要原因。
杨家岭中采区北坡高程150m处有滑坡，由此造成的破坏变形给安全生产带来极大影响。滑坡岩石为孤峰组页岩，为探究岩石宏微观破坏机制，利用X射线粉晶衍射、扫描电镜、MTS816型电液伺服控制试验机等对其进行研究。试验结果表明：研究区页岩主要由碎屑矿物石英和黏土矿物伊利石、少量绿泥石和高岭石组成，岩石具有一定吸水性；微观下，页岩内部整体为片状结构，含有直径约0.61~4.01μm的孔洞，长度约1.09~2.95μm的原生裂纹；单轴压缩下，岩石抗压强度与弹性模量随着加载速率的增大，而成指数关系增大，在低加载速率下，页岩有明显的屈服阶段，且破坏形式为脆性张拉破坏；三轴压缩下，页岩抗压强度平均下降了15.31%~20.40%、黏聚力下降了16.57%左右，围压能够提高饱水页岩的抗压强度，其主要发生脆性剪切破坏，且破坏倾角约为67.38°；岩石损伤强度和峰值应变受围压影响最为明显，其强度受围压敏感程度依次为损伤强度＞峰值强度＞起裂强度。研究结果表明：研究区页岩矿物成分和微观结构可能是诱发其宏观破坏的主要原因。
2023, 52(6):12-16.
摘要:
本文以四川省攀枝花市米易县某尾矿库为研究对象，采用FLO-2D数值模拟软件对不同溃坝形式的尾矿库进行数值模拟，对结果进行对比分析，确定溃坝影响范围。通过计算尾矿库洪水漫顶参数，单点瞬时溃坝和多点瞬时溃坝的溃坝参数，代入FLO-2D软件最终获得相应的数值模拟成果。结果表明，在所有溃坝形式下，单点溃坝造成的堆积最多，破坏性最强，尾细砂和尾粉砂大部分集中在主体坝后段，相较之下多点瞬时溃坝对受灾地区破坏性较弱，受灾程度相对缓和，但受灾面积显著增大，尾砂沉积最广，主要分布在各座坝体初期坝和淹没地区；而由于洪水漫顶造成的溃坝灾害流量最小，相较于瞬时溃坝而言，破坏性较小，受灾面积最小，尾砂主要沉积在河道中，但需要注意的是，在伴随大量降雨时，该灾害可能会同时引发其他次生灾害。
本文以四川省攀枝花市米易县某尾矿库为研究对象，采用FLO-2D数值模拟软件对不同溃坝形式的尾矿库进行数值模拟，对结果进行对比分析，确定溃坝影响范围。通过计算尾矿库洪水漫顶参数，单点瞬时溃坝和多点瞬时溃坝的溃坝参数，代入FLO-2D软件最终获得相应的数值模拟成果。结果表明，在所有溃坝形式下，单点溃坝造成的堆积最多，破坏性最强，尾细砂和尾粉砂大部分集中在主体坝后段，相较之下多点瞬时溃坝对受灾地区破坏性较弱，受灾程度相对缓和，但受灾面积显著增大，尾砂沉积最广，主要分布在各座坝体初期坝和淹没地区；而由于洪水漫顶造成的溃坝灾害流量最小，相较于瞬时溃坝而言，破坏性较小，受灾面积最小，尾砂主要沉积在河道中，但需要注意的是，在伴随大量降雨时，该灾害可能会同时引发其他次生灾害。
2023, 52(6):72-76.
摘要:
传统金属矿山行业数字化转型加速推进，面对数据格式标准不一，共享困难，数据孤岛等问题，本文结合金属矿山行业的特点，具体论述了数字化交付的必要性以及重点问题，同时也给出了数字化交付的具体做法，分析了数字化交付平台的功能，可为金属矿山行业的数字化交付提供参考。
传统金属矿山行业数字化转型加速推进，面对数据格式标准不一，共享困难，数据孤岛等问题，本文结合金属矿山行业的特点，具体论述了数字化交付的必要性以及重点问题，同时也给出了数字化交付的具体做法，分析了数字化交付平台的功能，可为金属矿山行业的数字化交付提供参考。
2023, 52(6):66-71.
摘要:
对巴基斯坦某铜矿高压辊磨终粉磨工艺与常规破碎-球磨工艺进行流程设计、设备选型、投资估算与技术经济比较分析。结果表明，高压辊磨终粉磨工艺流程较长、设备数量较多、设备总安装功率较大，高压辊磨终粉磨工艺建设投资比常规破碎-球磨工艺高1087.4万美元。经营成本方面高压辊磨终粉磨工艺能耗较大，并没有体现出节能的优势，但由于没有钢球和磨机衬板的消耗而导致该工艺选矿单位总成本较低。高压辊磨终粉磨工艺年营业收入和利润总额比常规破碎-球磨工艺分别高439.87万美元和460.12万美元。从长期来看，该铜矿采用高压辊磨终粉磨工艺能够产生更好的经济效益，具有较好的工业应用价值。
对巴基斯坦某铜矿高压辊磨终粉磨工艺与常规破碎-球磨工艺进行流程设计、设备选型、投资估算与技术经济比较分析。结果表明，高压辊磨终粉磨工艺流程较长、设备数量较多、设备总安装功率较大，高压辊磨终粉磨工艺建设投资比常规破碎-球磨工艺高1087.4万美元。经营成本方面高压辊磨终粉磨工艺能耗较大，并没有体现出节能的优势，但由于没有钢球和磨机衬板的消耗而导致该工艺选矿单位总成本较低。高压辊磨终粉磨工艺年营业收入和利润总额比常规破碎-球磨工艺分别高439.87万美元和460.12万美元。从长期来看，该铜矿采用高压辊磨终粉磨工艺能够产生更好的经济效益，具有较好的工业应用价值。
2023, 52(6):51-56.
摘要:
根据国内某钨矿光电拣选工业试验，对光电拣选原矿给料粒度、抛废率及设备处理能力进行了系统性分析研究，该钨矿在原矿拣选入料品位0.22%，入料粒度10~40mm的情况下，采用K-108光电拣选设备，可获得钨品位0.26%的钨精矿，拣选尾矿钨品位为0.046%，拣选抛废率21.84%，拣选精矿钨金属回收率95.38%，光电拣选工艺对该钨矿有明显分选效果。研究发现分析矿取样不规范是造成工业试验抛废精矿回收率过高的根本原因，拣选循环负荷量是影响拣选工艺稳定性的关键因素。
根据国内某钨矿光电拣选工业试验，对光电拣选原矿给料粒度、抛废率及设备处理能力进行了系统性分析研究，该钨矿在原矿拣选入料品位0.22%，入料粒度10~40mm的情况下，采用K-108光电拣选设备，可获得钨品位0.26%的钨精矿，拣选尾矿钨品位为0.046%，拣选抛废率21.84%，拣选精矿钨金属回收率95.38%，光电拣选工艺对该钨矿有明显分选效果。研究发现分析矿取样不规范是造成工业试验抛废精矿回收率过高的根本原因，拣选循环负荷量是影响拣选工艺稳定性的关键因素。
2025, 54(6):1-7.
摘要:
针对程潮铁矿在引入装药台车后中深孔爆破参数需优化问题,在现爆破方案的基础上,并利用 ANSYS / LS-DYNA 建立流固耦合模型,对比分析 4 种孔底距与 4 种交错不装药结构 17 组方案破坏区质量、炸药单耗与有效应力。 结果表明:孔底距为 2 m、不装药长度为 2 m 和 6 m 为最优爆破参数。 在该参数下破碎区质量达 820 t,较原方案(592 t)提升 38. 5% ,并且在保证矿岩有效应力大于屈服强度情况下,有最小的炸药单耗。 该优化方案在不降低爆破效果条件下,降低了钻孔工程量和炸药单耗,为类似矿山中深孔爆破参数优化提供了可靠技术参考。
针对程潮铁矿在引入装药台车后中深孔爆破参数需优化问题,在现爆破方案的基础上,并利用 ANSYS / LS-DYNA 建立流固耦合模型,对比分析 4 种孔底距与 4 种交错不装药结构 17 组方案破坏区质量、炸药单耗与有效应力。 结果表明:孔底距为 2 m、不装药长度为 2 m 和 6 m 为最优爆破参数。 在该参数下破碎区质量达 820 t,较原方案(592 t)提升 38. 5% ,并且在保证矿岩有效应力大于屈服强度情况下,有最小的炸药单耗。 该优化方案在不降低爆破效果条件下,降低了钻孔工程量和炸药单耗,为类似矿山中深孔爆破参数优化提供了可靠技术参考。
2025, 54(6):8-14.
摘要:
针对某铁矿陡倾斜中厚矿体采用无底柱分段崩落法开采时的进路位置合理确定问题,结合相似模拟与数值模拟 (PFC3D)方法,开展矿体沿走向布置进路的位置优化研究。 以矿体倾角 85°、平均厚度 20 m 为研究对象,常规正对布置进路存在脊部矿石残留回收难题,为此对比分析上下分段正对布置(错开距离 0 m)与交错布置(错开距离 3 m、6 m)的回采指标及散体运移规律。 研究结果表明,上下分段进路水平错开距离 6 m 时回采效果更优,数值模拟中矿石回收率达 86. 34% 、矿石贫化率降至 17. 07% ,相似试验中矿石回收率为 84. 79% 、矿石贫化率为 15. 55% ,两者结果趋势一致。 该研究有效解决了上分段进路出矿脊部残留矿石难以在下分段回收的问题。
针对某铁矿陡倾斜中厚矿体采用无底柱分段崩落法开采时的进路位置合理确定问题,结合相似模拟与数值模拟 (PFC3D)方法,开展矿体沿走向布置进路的位置优化研究。 以矿体倾角 85°、平均厚度 20 m 为研究对象,常规正对布置进路存在脊部矿石残留回收难题,为此对比分析上下分段正对布置(错开距离 0 m)与交错布置(错开距离 3 m、6 m)的回采指标及散体运移规律。 研究结果表明,上下分段进路水平错开距离 6 m 时回采效果更优,数值模拟中矿石回收率达 86. 34% 、矿石贫化率降至 17. 07% ,相似试验中矿石回收率为 84. 79% 、矿石贫化率为 15. 55% ,两者结果趋势一致。 该研究有效解决了上分段进路出矿脊部残留矿石难以在下分段回收的问题。
2025, 54(6):28-33.
摘要:
针对云南南温河钨矿河边矿区深部开采形成的复杂采空区稳定性问题,本研究基于 FLAC3D构建精细化三维地质力学模型,系统分析了采空区围岩应力重分布、位移演化及塑性区扩展特征。 研究结果表明:采空区垂直应力集中于矿柱中部(最大 40 MPa),顶板应力水平较低(5 MPa),矿柱及围岩未发生显著塑性破坏;顶板最大位移为 18. 06 mm,底板最大隆起位移为 0. 64 mm,整体变形量较小且趋于稳定;塑性区显示顶板局部存在拉伸破坏,但矿柱密集区域稳定性良好。 通过对顶板 10 处监测点的持续模拟监测,进一步证实顶板应力(稳定值均小于 1. 2 MPa)与位移在计算后期均趋于平稳状态。 数值模拟揭示采空区在现有充填条件下具备较高稳定性,可为水文敏感矿区灾害防控与绿色开采提供理论支撑。
针对云南南温河钨矿河边矿区深部开采形成的复杂采空区稳定性问题,本研究基于 FLAC3D构建精细化三维地质力学模型,系统分析了采空区围岩应力重分布、位移演化及塑性区扩展特征。 研究结果表明:采空区垂直应力集中于矿柱中部(最大 40 MPa),顶板应力水平较低(5 MPa),矿柱及围岩未发生显著塑性破坏;顶板最大位移为 18. 06 mm,底板最大隆起位移为 0. 64 mm,整体变形量较小且趋于稳定;塑性区显示顶板局部存在拉伸破坏,但矿柱密集区域稳定性良好。 通过对顶板 10 处监测点的持续模拟监测,进一步证实顶板应力(稳定值均小于 1. 2 MPa)与位移在计算后期均趋于平稳状态。 数值模拟揭示采空区在现有充填条件下具备较高稳定性,可为水文敏感矿区灾害防控与绿色开采提供理论支撑。
2025, 54(6):34-40.
摘要:
为识别和评估马家地钨矿采空区的稳定性,针对矿区的两类充填采空区,本文结合现场调研、三维数值模拟与现场监测手段开展系统分析。 研究基于 3DMine 与 FLAC3D 耦合方法建立采空区精细化数值模型,以静水压力公式确定初始地应力,模拟顶底板应力、位移及塑性变形特征,并在顶板关键区域布设 9 个监测点验证。 结果表明,采空区整体稳定性和安全性较好,现场监测顶板最大位移为 24. 11 mm,最大应力峰值为 11. 42 MPa,数值模拟最大顶板位移 25 mm,二者趋势一致且均处于岩体安全范围内;矿柱应力“中部大、两端小”,局部仅出现轻微剪切与拉伸破坏,无连续塑性破坏带,说明充填封闭措施有效降低了风险。 研究成果为采空区稳定性评价与安全管理提供理论支持和参考依据。
为识别和评估马家地钨矿采空区的稳定性,针对矿区的两类充填采空区,本文结合现场调研、三维数值模拟与现场监测手段开展系统分析。 研究基于 3DMine 与 FLAC3D 耦合方法建立采空区精细化数值模型,以静水压力公式确定初始地应力,模拟顶底板应力、位移及塑性变形特征,并在顶板关键区域布设 9 个监测点验证。 结果表明,采空区整体稳定性和安全性较好,现场监测顶板最大位移为 24. 11 mm,最大应力峰值为 11. 42 MPa,数值模拟最大顶板位移 25 mm,二者趋势一致且均处于岩体安全范围内;矿柱应力“中部大、两端小”,局部仅出现轻微剪切与拉伸破坏,无连续塑性破坏带,说明充填封闭措施有效降低了风险。 研究成果为采空区稳定性评价与安全管理提供理论支持和参考依据。
2025, 54(6):41-45.
摘要:
为揭示沿空留巷巷旁充填体性质对覆岩稳定性的影响机制,本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,确定了影响覆岩稳定的关键参数,深入分析了关键参数对覆岩稳定性的作用规律。 结果表明:巷旁充填体的压缩模量与支撑强度是控制沿空留巷过程中覆岩下沉的关键参数;巷旁充填体压缩模量与覆岩下沉量呈负相关,当压缩模量处于 0. 5 ~ 1. 2 GPa 时,压缩模量提升可有效抑制覆岩下沉,超过 1. 2 GPa 后,模量增加对抑制覆岩下沉的效果减弱;巷旁充填体支撑强度与覆岩下沉量也呈负相关,当支撑强度处于 0. 5 ~ 2 GPa 时,随支撑强度提高覆岩下沉量显著减小,超过 2 GPa 后,强度增加对覆岩下沉量的减小效果减弱。 本文揭示了巷旁充填体压缩模量与支撑强度对覆岩下沉变化规律的影响,为维护沿空留巷覆岩稳定性提供理论依据。
为揭示沿空留巷巷旁充填体性质对覆岩稳定性的影响机制,本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,确定了影响覆岩稳定的关键参数,深入分析了关键参数对覆岩稳定性的作用规律。 结果表明:巷旁充填体的压缩模量与支撑强度是控制沿空留巷过程中覆岩下沉的关键参数;巷旁充填体压缩模量与覆岩下沉量呈负相关,当压缩模量处于 0. 5 ~ 1. 2 GPa 时,压缩模量提升可有效抑制覆岩下沉,超过 1. 2 GPa 后,模量增加对抑制覆岩下沉的效果减弱;巷旁充填体支撑强度与覆岩下沉量也呈负相关,当支撑强度处于 0. 5 ~ 2 GPa 时,随支撑强度提高覆岩下沉量显著减小,超过 2 GPa 后,强度增加对覆岩下沉量的减小效果减弱。 本文揭示了巷旁充填体压缩模量与支撑强度对覆岩下沉变化规律的影响,为维护沿空留巷覆岩稳定性提供理论依据。
2025, 54(6):53-60.
摘要:
本文以地质构造复杂的川西清平磷矿为工程背景,针对深部非均匀岩体,开展了采动条件下三维地应力场精确反演与时空演化机理的系统研究。 本研究综合运用水压致裂现场实测、理论分析与数值模拟方法,首先基于三个近正交钻孔的实测数据,引入 Tikhonov 正则化算法改进了传统最小二乘法,构建了高精度的三维地应力张量反演模型,有效克服了反演过程的病态问题;进而,以反演获得的真实地应力场为初始条件,通过弹性力学理论解析与数值模拟,揭示了巷道开挖过程中围岩应力场、位移场及塑性区的动态演化规律,并基于切向应力准则对岩爆风险进行了定量评估。 研究结果表明:矿区地应力场以近水平的 NWW-SEE 向(N40°W ~ N50°W)构造应力为主导,最大主应力达 26. 45 ~ 33. 64 MPa,应力比(σ1 / σ3 )为 1. 6 ~ 2. 0,具备典型的逆断层型应力结构特征;采动扰动导致巷道围岩出现显著的应力重分布,巷帮中部切向应力集中系数达2. 0 ~ 2. 5,岩爆风险指标 η 为 0. 47 ~ 0. 49,评价两中段均存在轻微岩爆风险,塑性区范围扩展至巷道半径的 1. 8 ~ 2. 2 倍。 本研究构建的“地质原型-现场实测-理论反演-时空预测”系统方法,实现了对深部地应力场从静态表征到动态演化全过程的分析,研究成果可为深部矿山工程的优化设计与灾害防控提供关键的科学依据和理论支撑。
本文以地质构造复杂的川西清平磷矿为工程背景,针对深部非均匀岩体,开展了采动条件下三维地应力场精确反演与时空演化机理的系统研究。 本研究综合运用水压致裂现场实测、理论分析与数值模拟方法,首先基于三个近正交钻孔的实测数据,引入 Tikhonov 正则化算法改进了传统最小二乘法,构建了高精度的三维地应力张量反演模型,有效克服了反演过程的病态问题;进而,以反演获得的真实地应力场为初始条件,通过弹性力学理论解析与数值模拟,揭示了巷道开挖过程中围岩应力场、位移场及塑性区的动态演化规律,并基于切向应力准则对岩爆风险进行了定量评估。 研究结果表明:矿区地应力场以近水平的 NWW-SEE 向(N40°W ~ N50°W)构造应力为主导,最大主应力达 26. 45 ~ 33. 64 MPa,应力比(σ1 / σ3 )为 1. 6 ~ 2. 0,具备典型的逆断层型应力结构特征;采动扰动导致巷道围岩出现显著的应力重分布,巷帮中部切向应力集中系数达2. 0 ~ 2. 5,岩爆风险指标 η 为 0. 47 ~ 0. 49,评价两中段均存在轻微岩爆风险,塑性区范围扩展至巷道半径的 1. 8 ~ 2. 2 倍。 本研究构建的“地质原型-现场实测-理论反演-时空预测”系统方法,实现了对深部地应力场从静态表征到动态演化全过程的分析,研究成果可为深部矿山工程的优化设计与灾害防控提供关键的科学依据和理论支撑。
