某铁矿为大型深凹露天矿,露天开采结束后将转入地下开采.为阻断露天坑与地下的水力通道,同时保持高陡边坡稳定,计划采用尾砂胶结固化回填露天坑.本文采用数值模拟的方法,对露天坑固化回填与地下开采的相互影响进行了模拟研究.结果表明,露天坑固化回填与地下开采之间基本上不存在相互影响.研究结果可为类似开采条件下的矿山提供参考.

露天转地下开采时,盘区矿柱能够承受上覆岩层荷载,对开采区域围岩稳定性具有重要的影响.为保证地下开采生产安全,本文采用数值模拟方法,根据无人机航拍得到影像数据生成三维实景模型,建立三维矿山数值模型,在盘区之间布置不同宽度的条形矿柱,对宽度分别为20 m、30 m、40 m以及34m与26m交替布置四种盘区矿柱进行尺寸对比分析研究.通过对比盘区矿柱应力分布和塑性分布特征,发现随着矿柱宽度的增大,塑性破坏分布区域减少,最大主应力值降低,能够有效保护开采区域的稳定性.模拟结果表明,矿柱宽度为34m与26m交替的方案最优,研究结果可为类似开采条件下的矿柱设计提供参考.

对于露天转地下的开采工程,护顶矿柱是矿山地下开采浅部转深部的关键衔接部分,护顶矿柱的厚度不仅关系着地下开采的安全性,同时也影响矿山的经济效益,其尺寸的合理性对工程稳定性及深部开采安全极其重要.某铁矿为大型深凹露天矿,露天开采结束后将转入地下开采,本文采用FLAC3D软件,结合铁矿工程地质条件、开采工艺方案等建立三维数值模型,对不同厚度时护顶矿柱的稳定性进行模拟分析.结果表明,护顶矿柱的设置确实能够有效控制围岩变形和空区破坏,保证空区下矿体回采的安全进行,确定了最佳护顶矿柱厚度.对类似矿山资源回收及安全生产具有一定的参考和借鉴意义.

采用水压致裂法对某矿山进行地应力测试,基于现场实测数据,对地应力大小与埋深的关系进行分析,得到该矿山地应力的分布规律和变化特征.使用有限差分法软件FLAC对矿区地应力场进行反演模拟,模拟结果用来验证地应力现场实测结果的准确性.地应力实测结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主,平均最大水平主应力方向为N 62.6°E;矿区最大、最小水平主应力以及垂直应力均随着深度的增加而增大;最大水平主应力与垂直应力的平均比值为 2.42,最小水平主应力与垂直应力的平均比值为1.49.数值模拟结果表明:孔底监测点地应力反演值与实测值之间最大误差为最大水平主应力的-13.9%,误差大小在合理范围内,验证了现场实测数据的准确性与反演模拟的可靠性,为矿山后续工作提供数据基础.

采用声发射手段对某铁矿区花岗斑岩围岩的三轴压缩过程进行监测,获得岩样破坏过程的声发射特性.通过绘制花岗斑岩应力圆拟合摩尔包线,求得试样黏聚力为 18.68 MPa,内摩擦角为 54.268°.分析不同围压下花岗斑岩三轴压缩的应力-应变曲线以及相应声发射能量、事件数、累积事件数变化特征曲线,发现裂隙初始应力和裂隙贯通应力分别对应声发射能量和事件数变化特征的第一个与第二个峰值,峰值应力则对应着声发射信号变化特征最高峰.绘制特征应力强度拟合线,发现裂隙初始应力受围压影响小,裂隙贯通应力受围压影响大.研究得到力学特性和声发射参数与岩石破裂之间的关系,可以为矿山开采和以花岗岩为围岩的工程等研究提供参考.