分区协同开采下矿柱力学响应与稳定性分析*

为解决某钒铁矿经多年开采后,由于钒铁矿矿区赋存条件变化导致开采相互制约、资源利用率低、矿柱积压矿量大以及井下采空区隐患大等问题,制定“保钒采铁、分区协同”的开采方案。通过矿柱强度理论对矿柱的强度和承受载荷进行计算,进而通过矿柱安全系数来判断矿柱的稳定性。通过FLAC3D软件对东、西区铁矿体进行数值模拟研究,通过对开挖后的位移云图、应力云图以及塑性区分布图来分析矿柱的稳定性。研究结果表明:针对某钒铁矿东、西区提出的嗣后膏体微胶结充填法及中区提出的分段空场法转分段崩落采矿法可提高矿柱的稳定性。     

加拿大鹰桥镍矿地压管理

位于加拿大萨德伯里盆地的鹰桥公司,现有六个地下矿:鹰桥矿、东矿、洛克伯矿、赞拉瑟矿、北矿和斯特拉斯矿,共计年产镍铜矿约300万吨,主要采用分层充填采矿法、留矿柱的分层充填采矿法、下向分层充填采矿法或深孔崩落法。近年来尽可能着重采用深孔崩落法,包括以前认为应采用分层充填法的矿区也是如此。     

地下矿大规模采空区β崩落的研究

为了分析地下矿采空区的稳定状态,针对难以长期稳定的大规模采空区,提出了崩落围岩充满采空区的β崩落法及实施方案。对β崩落法的崩落工艺、生产成本等进行了分析研究,结果表明,β崩落法采用崩落的散体围岩支撑空区围岩,可以有效地阻止采空区围岩发生大规模地压活动,避免造成危害,控制采空区围岩由不稳定状态、亚稳定状态分别向亚稳定状态、稳定状态正向演化;β崩落法明确了崩落围岩的体积与采空区体积的数量关系,计算简单,便于实际应用。     

缓倾斜矿体崩落法开采地表移动规律研究

为研究缓倾斜矿体崩落法开采地表移动规律,在程潮铁矿西区埋设监测点进行监测,并得到地表移动变形实测数据。本文通过FLAC三维数值模拟计算,对矿区水平开采引起的地表塌陷与错动机理进行系统研究,并对不同开采阶段的岩层移动特征进行分析。通过模拟计算后可得不同开采阶段典型部位岩体的移动角范围,其结果为预测不同开采阶段地表移动规律提供参考。     

我矿通风系统的恢复和发展

我矿是一个老矿山。由于多年开采造成的大量采空区未及时处理,从1965年至1971年先后发生大面积地压活动,在井下总采空区44.33万米~2的范围内,形成44.07万米~2的大面积活动区,有295个采场冒落,直接冒落范围达16.9万米~2,并形成79.42万     

基于应力与位移分析的地表沉陷区圈定

地表沉陷区是判定地表建(构)筑物稳定性的重要依据，一般认为沉陷区内地表的下沉值较大，不利于建(构)筑物稳定。充分采动时通常在垂直和平行矿体走向的主断面上，从采空区边界按照查手册确定的地表移动角向地表绘出矿体两侧的地表临界变形点，再连接这些临界变形点形成地表移动区。不充分采动或充填法采矿时还没有地表移动区的圈定方法，只能沿用充分采动的圈定方法，导致圈定的范围过大或评价结论不可靠。基于房柱式留矿法对地表滑坡影响的理论分析和数值模拟，得出不充分采动时绘制地表移动区的启示，并结合充填采矿的地压规律研究，探讨了充填采矿的地表移动区绘制方法。结果表明：充填采矿时应根据主断面开采的应力与位移分析确定地表沉陷区绘制的参考面及地表移动角；附近几乎受拉或地压与原岩应力区别很大的位移等值线与水平面所成的角应为地表移动角，否则，根据附近不受拉或处于原岩应力状态的位移等值线确定的移动角偏小，圈定的地表沉陷区过大；主断面内位移变化明显的平面应为参考面，如矿柱稠密或充填法采矿时最顶部采场的顶板。     

空区处理与残矿回采对围岩及地表影响的数值模拟分析

为了提高矿山企业开采的生产效益及确保施工中设备人员的生命财产安全,采用现场声波测试试验与室内物理力学试验得出的力学参数,应用FLAC3D数值模拟软件,在空区顶板-矿柱体系简化为弹性矩形薄板-H-K体流变力学模型的基础上,分析空区处理与残矿回采对围岩及地表的影响规律。结果表明:矿区三中段充填回采过程中压应力最大值出现在Ⅲ-10开采之后,右帮壁形成了9. 8 MPa的压应力集中区;拉应力区域主要存在于充填体内,且大部分拉应力超过了充填体抗拉强度幅值0. 12 MPa;地表移动带范围内垂直方向位移保持在0～1 mm。实际施工中应采取加强充填体强度达0. 27 MPa以上或保留部分矿体支撑顶板等措施确保回采安全。     

高硫发火矿床开采中的气喷事故

采用崩落法开采的高硫发火矿床,在生产过程中产生高温高压有毒气体带着干粉尘喷出的事故为数不少。铜陵有色金属公司铜官山铜矿,用竖分条(分段)崩落法开采的松树山矿区,1970～1974年间曾发生10余次气喷事故;黑龙江西林铅锌矿(用深孔崩落法开采)和广西大厂矿务局铜坑锡矿(用无底柱分段崩落法开采),分别于1987年8月和7月发生了类似的事故。可见气喷事故是崩落法开采高硫发火矿床的一个较普遍的安全问题。     

水平分层干式充填法采场片帮冒顶伤亡事故分析及预防

充填采矿法是在矿房中分层回采矿石,用充填料充填采空区,充填的目的主要是利用其充填体进行地压管理以控制围岩崩落和地表下沉,同时为进行下分层回采造成适当的工作场地和安全环境。这种方法多用于开采矿石或围岩不稳固的急倾斜薄到中厚矿体,特别是矿体形状不规则,分枝复合现象严重,厚度变化大,探矿程度较差或在回采时需要随采随探的矿体更显示其优越性和灵活     

地下铁矿扩界开采地表影响范围预测

矿山开采活动形成的地下空区往往会对地表造成一定的影响,为确保矿山的安全生产并提供地表影响范围计算的科学依据,现根据某铁矿采用下向胶结充填法采矿需进行扩界开采的工程实际,将该矿的地表影响范围运用概率积分法进行预测。在已知该矿9条勘探线矿体形状的基础上,根据图件可得矿体的埋深、倾角、产状等基础资料,对于较薄矿体以及尖灭部位需做适当的处理,提供更为客观正确的计算数据。以地表沉陷数值的大小为参考标准运用概率积分法计算出地表移动边界和需监测范围,并计算倾斜、曲率和水平应变判断地表建筑物是否位于安全区。可得矿区周边房屋均处于安全区内和地表移动边界之外,扩界开采对地表影响较小,为同类工程提供参考和建议。     

绿色开采创新理念与矿区可持续发展

根据矿区的环境现状,提出了一种煤矿开采的创新理念--绿色开采.针对目前煤炭开采过程中的固体废弃物、污水、有毒有害气体、矿区地表下沉等诸多污染问题,论述了绿色开采的具体措施,旨在构建和谐矿区,实现矿区的可持续发展.     

基于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹破坏模式的条带矿柱破坏宽度研究

采用条带法进行地下开采时,条带矿柱的裂纹扩展导致了矿柱的最终破坏,且裂纹多表现为Ⅰ型裂纹与Ⅱ型裂纹复合扩展破坏特征。根据采场矿柱受力条件,确定条带矿柱受两侧采场空区影响时矿柱内Ⅰ-П复合型裂纹尖端的Westergaard应力函数,采用HoekBrown强度准则计算采场作业面围岩破坏区的边界条件,建立了矿柱破坏宽度计算模型。以上横山页岩矿床为研究对象,采用物理相似模拟试验,模拟条带法回采某盘区3个试验区段,利用DIP法分析受地应力及回采扰动作用下矿柱的裂纹发育特征,验证模型的有效性。结果表明,条带及其条带矿柱均为15 m等设计参数条件下,计算模型矿柱破坏宽度理论值分别为17.66 m、15.56 m和10.28 m,试验模拟结果分别为完全大于15 m、约为15 m和10.5~11.0 m,试验结果与依据模型计算的理论值相近。     

我国冶金矿山井下地压活动监测技术概况

1979年召开的金属学会第一次矿山岩体力学学术会议,在科研及生产部门提出的地压活动监测方面的论文和报告中,反映了我国冶金矿山对井下大面积地压活动监测的一些研究现况。 1.地质力学的分析方法已为广大科技人员所掌握用地质力学的方法来分析矿区地质构造的类型及历史,定性分析地应力场的方向与大小,是研究地压活动的基础。结合矿区的开采情况和地压观测结果,可以从地质力学角度划定矿区地压活动的危险区或突破     

中深急倾斜脉型矿山地压活动探讨

我国有色金属矿山,多属急倾斜脉型矿床,目前采深多为200～500米(中等深度)。近20年来,很多矿山发生了影响生产、危害安全的地压活动。为此,本文根据湘赣两省有关矿山的实际调查资料,对此类矿山的地压活动进行一些探讨,以期对控制地压活动,减少危害有所裨益。概况湘赣脉型金属矿山,地处高山,地形陡峻崎岖,矿区相对高差200～500米,少数达700～1000米以上。矿区地层,多属泥盆纪地层。矿体围岩,除田湖铁矿大茶园矿区较软     

关于篦子沟矿通风系统几个问题的探讨

一、现状篦子沟矿采用分段崩落采矿法,两翼式通风系统(图1)。专用入风井有一台直径2.4米的风机,作压入式通风。新鲜风流直接进入各分段水平的顶盘进风联络道,分送给各电耙道。污风经底盘岩石平巷汇集后,由回风井排出地表;目前已投产的4、10号矿体的污风则由804平洞口外的直径1.8米风机抽出至地表。篦子沟矿在通风系统方面,多年来作了巨大的努力,掘凿了专用进回风井巷,初步形成了适合于多中段开采分段崩落法的矿井通风系统,改善了劳动条件,促进了生产的发展。但由于种种原因,粉尘浓度合格率仍     

综合物探技术在老窑采空区火灾探测中的应用

为了查明新疆夏阔坦煤矿老窑采空区火灾情况和火区区域,采用自然电位法、磁法、高分辨率电阻率法和活性炭吸附测氡法四种物探方法综合勘探,综合分析物探探查结果,并结合地形地质测量、地表踏勘与测温、红外成像。结果表明:矿区浅部露头火区的面积约20000m2,火源深度约在0~30m之间;老窑采空区普遍发火,火源深度在30~100m之间;下5煤层露头烧变区与下5煤采空区沟通,是地表与老空区贯通的主要通道。综合物探分析结果为火区的治理提供了必要的参考依据,通过采取针对性的治理措施,实现了下10煤安全回采。     

巨厚松散层土体压缩特性对开采沉陷影响研究

为研究巨厚松散层土体压缩特性及其对开采沉陷的影响,对焦作矿区地表粘性土进行三轴压缩试验,基于试验结果对巨厚松散层下某工作面开采沉陷进行数值模拟,并分析巨厚松散层下开采地表沉陷机制。结果表明:松散层土体存在压缩现象,且随松散层厚度的增加土体压缩量增大,进而引起地表下沉值增大;土体自身压缩特性是使巨厚松散层下开采地表下沉偏大的主要因素。     

基于FLAC3D模型动态更新的自然崩落法开采过程模拟技术

针对以往应用FLAC3D软件模拟分析时,没有考虑模型动态更新,以真实反映自然崩落法开采过程的问题,研究了基于FLAC3D软件,进行矿岩崩落过程模拟的模型动态更新思想、原则和流程,利用内嵌FISH语言编制了相应的程序代码。以西南某采用自然崩落法开采的大型铜矿为应用实例,结合每一步拉底方案模拟其地压演化状态,通过自动识别崩落区、自动消除和重现单元,并修改单元力学参数,再现了矿山开采过程,根据待重现单元体积与空隙体积,确定拉底和出矿速度的平衡关系,从而指导矿山合理确定和调整拉底和放矿速度。     

云锡矿区井下排氡通风问题

概况云锡矿床为高中温热液交代矿床。上部为土状氧化矿,下部为坚硬致密的硫化矿。矿体产状复杂,零星分散。上盘为大理岩,夹一些白云岩,节理裂隙发育,岩石破碎,溶洞较多,渗透性好。下盘为花岗岩,裂隙不发育,不透水。氧化矿多采用方框进路的分层崩落法,硫化矿多用小中段空场法开采。云锡各矿都有上百年开采历史。范围广,井下四通八达,巷道总长2200余公里。采空区总数达数百个,总体积约1～2千万米~3 ,多已塌陷,部分塌陷至地表。属矽尘危害较小的矿山。长期以来,基     

回采中预防矿山冲击地压发生的措施

1 选择合理的回采顺序和采矿方法1.1 选择中央向两翼回采的顺序 塔什塔戈尔斯基矿于1981～1982年回采期间,曾形成2个矿块相向的回采顺序,产生了极高的动压,频率和能量均达到最高水平。研究表明,不管是整个矿床或单个矿块的回采顺序,都应从中央到两翼,尽量不留矿块间柱,以免矿柱回收时危险性更大。该矿采用的阶段强制崩落法就是从各水平的矿体中央向两翼回采的。为了对矿块中的矿体进行应力卸荷,在矿块中央沿最大应力作用方向开凿卸荷槽和安全补偿槽。采用深孔挤压爆破一步崩落矿石,不留矿柱,有发生矿山冲击地压危险的巷道,采用混凝土支护或可伸缩性