地下金属矿山主溜井损伤分析及修复研究

主溜井放矿过程中矿石对溜井的冲击和磨损易造成溜井的变形、失稳和垮塌。为深入分析溜井的损伤机理,构建了溜井受矿石冲击的冲击损伤理论模型和受矿石摩擦的磨擦损伤理论模型。基于冲击损伤理论模型,运用MATLAB计算得到溜井受矿石冲击的冲量分布规律。通过空区激光探测系统(CMS)探测获取溜井三维信息并导入到SURPAC中生成三维可视化模型,准确获取了溜井垮塌区三维形态和实际边界。基于损伤分析和探测模型对溜井垮塌现状提出了修复方案。结果表明:通过溜井冲击损伤模型可定量计算得到溜井受冲击的区域冲量分布规律;通过探测获取的溜井垮塌区域与计算得到溜井受冲击的区域结果基本一致;溜井探测模型分析结果能支持溜井冲击损伤理论模型和摩擦损伤模型。     

基于颗粒流的溜井冲击破坏规律研究

为了研究溜放矿石在溜井中的运动及冲击规律,以某金属矿山主溜井为研究对象,简化溜放矿石冲击井壁的模型为颗粒流撞击墙的模型,以运动学理论分析结合离散元程序模拟分析了溜放矿石在井筒内的运动规律及对溜井井筒的冲击破坏规律。通过理论计算及数值分析揭示了溜井溜放矿石在井筒中的冲击位置、冲击水平速度、冲击垂直速度、矿石分散程度、冲击动能之间的内在关系。结果表明,对于百米深溜井,溜放矿石一般经过三次冲击后落入井底,三次冲击对井壁的破坏主要以水平冲击造成,其中第二次冲击最为激烈。通过与C-ALS探测的受冲击破坏的井筒三维形态对比分析,验证了分析结果的可靠性。研究结果不仅可为矿山溜井重点部位加固提供理论支持,而且可以大大节约矿山井巷工程的检修工期及维护成本。     

安徽开发矿业有限公司3#主溜井治理方案研究

安徽开发矿业有限公司3#主溜井冲刷破坏严重,为了保证矿山持续稳定的安全生产,迫切需要查明情况并制定合理的治理方案。利用三维激光扫描仪对研究溜井进行了探测,掌握了溜井形态基本数据;根据溜井破坏区域和特征,提出了加锰钢板挡墙加固方案,目的为消除隐患,而且恢复溜井原始形态和最初功能;通过数值模拟的方法,对该加固方法进行了模拟评估。结果表明,采用治理措施后可使混凝土筒墙与原井壁协同受力、共同变形,治理效果良好,实现了主溜井的综合治理和预防。     

地下矿山溜井磨损、破坏及堵塞、跑矿事故的分析与对策

我国冶金矿山自五十年代中期广泛采用溜井运矿方法以来,便存在着溜井磨损、破坏及堵塞、跑矿问题,并往往造成生产中断和人身伤亡。在长期的实践中,有关部门作了大量的调查研究,总结了不少经验,有力地推动了溜井安全生产的发展。     

急倾斜水平分层综放开采矿压显现规律

水平分层综放开采技术能够实现急倾斜厚煤层的安全高效回采。急倾斜开采工作面上覆岩层运动规律和采场矿压显现规律与缓倾斜煤层开采有显著区别。为了进一步研究急倾斜水平分层综放开采的矿压显现规律,本文以大台井-10水平3#、5#合并煤层放顶煤工作面为实验研究内容,提出-10水平石炭纪急倾斜近距离煤层联合开采的方案,应用相似试验和数值研究采用联合放顶煤开采条件下,3#、5#煤层在开采过程中的放煤规律、矿压显现情况、以及围岩等破坏的一般规律,揭示了第一分层和第二分时岩层垮落状态及应力分布特征,本文研究成果提高了煤炭的回采率,保证了安全条件下的高效开采,对指导合理支护参数的确定和现场工程实践具有一定的指导意义。     

特厚煤层重复采动条件下断层滑移对冲击地压的影响

为探究重复采动条件下断层滑移特征及其与冲击地压的关系,以老虎台矿83003综放工作面为研究对象,采用数值计算、现场监测和理论分析多种方法进行研究。采用UDEC数值模拟软件和预应力锚索的工作阻力监测,对重复采动条件下断层运动特征以及断层运动与冲击地压或矿震关系进行分析。研究表明,重复采动使断层活化,83003综放工作面开采后F25断层上盘的滑移量达到5~8 m;锚索工作阻力突变值大于5 k N时,将在33 h内发生能量较大(大于106J)的矿震,对冲击地压的发生具有预警作用。覆岩破坏、断层滑移、断层应力场和采动应力场耦合作用是83003综放工作面冲击地压频繁发生的根源。     

坚硬顶板煤层一次采全高矿压显现规律研究

大采高综采技术是厚煤层开采工艺的重要发展方向,越来越多的被采用,矿压事故在矿山生产安全事故中占有较大比例,有效掌握矿压规律,采用合理生产工艺是采矿生产过程中必须认真考虑的问题。大采高综采工作面采场顶板跨度大、高度高,矿山压力复杂,矿压显现规律特殊,管理难度大。针对某煤矿9、10号煤层大采高综采工作面顶板坚硬特性,为掌握类似地质条件下大采高工作面矿压显现规律,作者从理论分析入手,采用相似模拟实验方法,经过对模拟实验数据进行研究分析,得出了本矿区特定坚硬顶板条件下大采高工作面矿压显现规律,认为类似地质条件大采高工作面,顶板垮落易造成动力冲击,顶板破坏形式主要是拉断和剪断,最大压力值发生在工作面中部前方,采空区积水的影响情况和地表的沉陷状况,还需通过其他方法进行进一步的分析、论证,提出了针对类似围岩条件采煤工作面的安全技术和管理措施。     

矿岩接触带巷道顶板沉降变形相似模拟试验研究

为分析矿岩接触带巷道顶板沉降变形对巷道稳定性的影响,以大冶铁矿尖林山矿区接触带巷道为研究对象,基于相似原理,构建了矿岩接触带巷道物理相似模拟试验模型,设计了沿巷道走向与矿岩接触面对称布置的应变位移计监测方案,分析了接触带巷道顶板沉降变形规律。研究结果表明:接触带巷道顶板两侧岩体沉降变形量和变形速率存在差异,接触带巷道大理岩侧顶板沉降量和沉降速率大于铁矿侧;邻近巷道开挖扰动对已开挖巷道顶板变形破坏有较大影响,增大了接触带巷道两侧岩体的沉降变形程度。结合大冶铁矿矿岩接触带巷道顶板沉降量监测数据,从顶板沉降量、沉降速率2个方面对比分析了相似模拟试验和现场监测试验结果,表明矿岩接触带巷道顶板沉降变形规律具有一致性。     

柔性吊帘在高溜井中的应用

溜井是井下矿石转运的主要渠道,随着矿山生产能力的不断增长,溜井负担的中段数也随之增加,对井下空气的污染也日趋严重。因此,加强对溜井尘毒危害的控制,是一个急需解决的问题。多中段卸矿的主溜井,在卸矿过程中,由于矿石加速下落产生很大的冲击气流。这种冲击气流夹带大量粉尘,进入下部各中段的卸矿坑道,造成井下空气的严重污染,成     

基于复杂地质体建模和模型重构技术的溜井稳定性分析

溜井围岩现存应力状态对于溜井稳定性分析具有重要意义。为准确判断溜井围岩安全稳定情况,在室内岩石力学试验结果和岩石质量评价RMR值的基础上,通过折减计算获得相关岩体参数。采用空区激光探测系统(CMS)探测获取了溜井的三维实体模型。参照已获得的矿区原岩应力参数,运用SURPAC和FLAC3D复杂地质体建模技术建立了矿区和溜井围岩三维数值分析模型,使用模型重构的方法获取了溜井围岩稳定性分析的原岩地应力参数,基于多元回归方法精确反演出溜井围岩的现存应力状态。结果表明:1)溜井围岩在标高为-292~-264 m时,溜井受矿石冲击的区域变形严重,存在失稳的风险,需加强监测;2)溜井围岩最大拉应力出现在标高为-278.12 m附近,其值为1.58 MPa,超过了岩体最大抗拉强度;溜井围岩最大位移出现在标高为-281.74 m附近,其值为13.8 cm,在标高为-292~-264 m时,产生了较大的塑性破坏。     

矿山溜井口粉尘分布特征及治理技术研究*

为解决矿山溜井卸矿过程中粉尘浓度高、现有粉尘治理效果不佳的难题,以某金属矿溜井为研究对象,采用现场实测、理论分析等手段,分析溜井卸矿时粉尘的产生机理、粉尘浓度及粒径分布特征。基于溜井口产尘现状,研发新型复合除尘净化系统,并在该矿山溜井口开展现场试验研究。结果表明:该系统运行后对溜井粉尘除尘效果显著,进化后气流的粉尘浓度控制在2 mg/m3以内,可作为井下通风系统的进风风流,有效地提高了矿井通风系统风流利用率,在矿山生产系统具有广泛的应用前景。     

溜井泡沫抑尘剂的研制及其抑尘性能实验研究

矿山溜井卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘已成为矿井可呼吸性粉尘的主要来源,为了有效解决溜矿井卸矿时产生的大量冲击性粉尘,基于泡沫抑尘的机理,研究了发泡倍数和半衰期两个指标进行优选实验,通过正交法和单因素法优选出最佳的泡沫抑尘配方为十二烷基硫酸钠、月桂酸钠和聚丙乙酰胺,各成分的质量浓度分别为0.6%、0.8%与0.4%。结果表明,通过模拟溜井卸矿测得不同泡沫高度的抑尘效率在85%~95%之间,呼吸性粉尘的抑尘效率为87%左右,其时效性可达2h以上。     

基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

基于Blender的矿山虚拟现实快速构建与实现

为了实现矿山三维实体模型和虚拟现实的快速搭建与实现,分析了当前数字化矿山建模可移植性差、扩展性不灵活、开发难度大的缺陷 ,提出了一种矿山三维模型及虚拟现实体系的自动构建方法:基于Blender开源软件提供的建模平台,利用Python语言编写矿山实体的表达方法 与生成算法;利用矿山基础信息,实现了对矿山井巷、矿体等三维实体模型的自动、快速构建,并以矿山井巷工程、矿体以及地表模型等实体 模型的构建为例进行了演示;利用Blender脚本实现对三维实体模型的快速渲染,初步建立了矿山虚拟现实环境与仿真系统,并利用驱动内核实 现虚拟情景的演示。结果表明,该方法具有开发快捷、要求低等特点,为数字化矿山建设提供了一种新的思路。     

正明矿穿层钻孔有效抽放半径的研究

钻孔有效抽放半径是矿井瓦斯抽放措施中的一个重要参数,直接关系到抽放钻孔的设计、布置以及抽放时间的长短。以气体渗流理论通过fluent6.3建立了钻孔瓦斯抽放流动模型,来模拟在抽放钻孔周围瓦斯的运移规律,确定抽放半径大概范围。结合现场考察,采用SF6示踪法通过对数据的测定及分析,最终得出正明矿4#煤瓦斯抽放钻孔的有效抽放半径与抽放时间之间的关系,为瓦斯抽放钻孔的合理布置提供了科学依据。同时也为其他煤矿抽放半径的确定提供了参考依据。     

基于未确知测度理论的矿工不安全行为风险评估

导致煤矿工人不安全行为的原因具有复杂性和模糊性，单靠传统数理方法难以解决，而运用未确知测度理论可以有效解决涉及人的不确定性问题。基于此现状，以顾桥煤矿和陈家山煤矿为研究对象，运用改进的层次分析法和熵权法，确定主客观相结合的影响因子权重，结合未确知测度理论，构建矿工不安全行为风险性指标评价体系，对矿工不安全行为进行影响因素分析及风险评价。结果表明，该研究模型的评价结果符合实际情况,评价方法合理有效,对提出减少不安全行为的相应对策有着具体指导意义。     

复合法在露天矿边坡稳定性分析中的应用

边坡的稳定性问题关系到人们的生命安全,对其进行研究是非常有必要的。以白云鄂博铁矿的D区边坡稳定性分析为例,采用复合法进行研究,首先通过对其边坡进行现场节理的详细线测量绘制赤平投影图,来判断出可能发生破坏的位置;其次通过Sarma法进行平衡理论计算,稳定性系数结果为0．75;最后通过FLAC3D进行数值模拟计算,得出应力、应变云图,另对分析出可能破坏的两个位置进行剖面计算,计算后的稳定性系数结果分别为0．5、0．6。总之,边坡稳定性系数均小于1,可能发生失稳,需对其进行加固,保证矿山安全开采。     

软岩大变形巷道刚柔结合支护方法研究

深部软岩地下工程围岩稳定性差且具有长期流变效应,由于支护不利导致围岩产生大变形破坏问题趋于突出。针对以上问题,以某深部软岩巷道工程建设为例,采用现场监测、数值模拟等方法,分析围岩长期变形趋势及破坏机理;针对围岩破坏特征,提出“刚柔”结合的软弱大变形巷道围岩新型支护方法:考虑围岩不同深度破坏情况不同,采用不同注浆方法分区域加固,形成“刚性”承载圈,并在巷道最外部设置缓冲层及可缩性U型钢支架,形成柔性加固圈。利用有限元模型对其支护效果进行数值模拟,结合现场监测变形数据分析,验证了新型支护方案的合理性。     

基于综合评价法的矿山微震监测台网布设评

为建立合理有效的矿山微震监测台网布设合理性综合评价模型,选择定位精度、定位稳定性、有效监测范围、施工条件和经济因素五类综合性评价指标,分别采用了十分制量化方法,计算各项指标的评价值;再采用特尔菲法,由多位专家对五项指标进行赋值,根据赋值结果计算各项指标在综合评价模型中所占权重;最后由各评价指标的得分和权重计算台网综合评价值,并对综合评价值的取值区间进行梯度分级,最终建立矿山微震监测台网布设合理性评价模型。通过某磷矿微震监测台网布置合理性验证,表明该模型能够对微震台网进行全面有效评价,评价结果可以为台网评价及优化提供理论依据。