采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型研究

为分析采空区顶板-矿柱体系的稳定性,并预测采空区的稳定时间,采用薄板理论、流变力学和损伤力学理论,建立了采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型.在此模型基础上推导采空区顶板挠度的微分方程,根据采空区顶板在不同阶段的边界条件采用伽辽金方法对该微分方程进行了求解,并在排山楼金矿老采空区进行了工程应用,将预测结果与现场监测结果进行了对比分析,验证了模型的可靠性.研究表明:建立的力学模型能够较准确地运用于采空区稳定时间预测;矿柱的流变变形随时间延长逐渐增大,如不采取加固措施,排山楼金矿老采空区将出现顶板-矿柱体系的坍塌.     

大规模采空区渐进式矿柱坍塌的简化模拟

空场法开采的矿山,往往留下大面积的采空区,易发生渐进式倒塌的整体性破坏.针对大量不规则点柱支撑顶板的复杂采空区结构,采用Voronoi图形划分方法确定顶板荷载面积,在此基础上提出了模拟矿柱破坏、荷载转移、应力重新分布过程的计算方法及其适用性.以浙江长兴白象硅灰石矿采空区结构为案例,进行了计算验证,圈定了潜在的采空塌陷区范围,并从理论上提出了控制采空区大面积塌陷的对策.该方法对于该类型矿山的采空区地压控制具有指导意义.     

“香炉山钨矿安全开采关键技术研究”项目通过验收

<正>2014年11月20日,由湖南省长沙矿山研究院承担,中国五矿集团公司内部协同创新的重大科研项目"香炉山钨矿安全开采关键技术研究"验收会在金属矿山安全技术国家重点实验室举行。该项目根据专业分为三个技术攻关组,分别为矿山院采矿中心的采矿方法技术组、安全中心的采空区治理技术组、采矿中心的地压监测技术组。三个技术组分别就项目的     

基于数量化理论Ⅱ的地下矿山矿柱稳定性判别

矿柱是地下矿山支撑顶板围岩、维持采场稳定的关键结构要素。为迅速准确地判别矿柱稳定性,采用数量化理论II(QTII)建立了地下矿山矿柱稳定性判别模型。选取矿柱宽度、矿柱高度、矿柱宽高比、矿岩单轴抗压强度和矿柱承受载荷作为评价指标,以40组样本数据进行训练,得到了相应的判别系数矩阵,确定了各类样本在5维空间中的中心点和各样本点。利用该模型对训练样本进行回判,判别结果完全正确。用10组样本数据对该判别模型进行检验,结果表明,该模型能较好地判别预测矿柱的稳定性,可以作为一种矿柱稳定性判别工具在工程实践中应用。     

大面积顶板失稳诱发空气冲击波灾害时程特性研究

采空区大面积顶板冒落可在瞬间产生破坏力极强的空气冲击波。介绍了空气冲击波的形成及危害形式,指出了传统冲击模型的缺陷,通过建立新的冲击模型,深入分析了空气冲击波从形成到消亡过程中的速度和能量变化特征,结合香炉山钨矿大面积采空区的实际情况,选取典型参数进行分析计算,结果表明:空气冲击波速度与冒落块体尺寸,顶板冒落的高度,可供逸出气体巷道的总断面积,巷道的通风阻力等因素有关;下落块体受压缩空气阻力作用,下降时间略微增加,整个冒落过程持续时间为2.89s,当下落时间为2.1s时,风速达到极值,为508.1m/s,冲击影响范围在距离事发空区的370m以内;块体下落的起始阶段受空气阻力较小,飓风速度急剧升高,下降中间阶段,飓风速度先是缓慢爬升,然后达到峰值,块体下降的后期受空气阻力作用最为明显,风速急剧下降,巷道内飓风流迅速趋于平缓;建议对香炉山钨矿采空区尽快实施充填,并采取疏堵结合、设置缓冲垫层、加强地压活动监测等措施降低冲击危险,减小冲击危害。     

地震荷载下镂空高层建筑坍塌形式及时间分析

为研究镂空建筑在不同峰值加速度的地震荷载影响下产生的坍塌破坏,分析坍塌破坏形式和经历时间,基于颗粒流理论构建模型并实施模拟。所研究建筑结构形式为两栋具有核心筒建筑组成的镂空构造,上部有连桥相连。地震荷载是峰值加速度a分别为0.2g、0.3g和0.4g的正弦波,作用时间为9 s。对该建筑施加上述3种地震荷载,模拟分析坍塌形式和历经时间。结果表明,a=0.2g时,建筑开始坐塌、倾斜及连桥破坏的时间接近,整个坍塌过程经历时间最长。相比之下a=0.3g,a=0.4g时,坐塌要快得多、倾倒和连桥破坏延迟。比较a=0.3g和a=0.4g,后者的连桥破坏、倾斜和坐塌经历时间明显小于前者。因此峰值加速度的线性增加,不一定导致各参量时间同向线性变化,这可能是建筑结构形式造成的。     

爆破动载影响矿柱稳定性的研究

针对铜坑锡矿细脉带17~#采场16~#矿柱,用模拟试验方法研究和分析了爆破动载对该矿柱稳定性的影响,并用现场验证结果修正了动载安全系数。指出爆破动载作用是影响矿柱稳定性的主要方面,从爆破动载的角度提出了设计安全、可靠矿柱的具体要求,建议在设计地下采场矿柱时,不但要考虑静载的作用,而且要考虑撂破动载的作用,相应地提出了与所研究的现场矿柱岩性相适应的具体矿柱设计经验公式,为同类矿体设计提供了科学依据。     

爆破动载影响矿柱稳定性的研究

针对铜坑锡矿细脉带１７＾＃采场１６＾＃矿柱,用模拟试验方法研究和分析了爆破动载对该矿柱稳定性的影响,并用现场验证结果修正了动载安全系数,指出爆破动载作用是影响矿柱稳定性的主要方面,从爆破动载的角度提出了设计安全,可靠矿柱的具体要求,建议在设计地下采场矿柱时,不但要考虑静载的作用,而且要考虑爆破动载的作用,相应地提出了与所研究的现场矿柱岩性相适应的具体矿柱设计经验公式,为同类矿体设计提供了科学依据。     

深部回采矿柱失稳的尖点突变理论分析及宽度优化

为正确估算矿柱承受载荷,运用普氏理论分析矿柱承载机理,指出矿柱承受载荷为上覆岩层拱形塑性区的重力,计算出矿柱体系中单个矿柱承受的平均载荷。建立矿柱失稳的尖点突变模型,推导出矿柱能量方程,分析矿柱失稳力学机制,根据矿柱失稳的充分条件和必要条件得出矿柱极限宽度值的计算方法,并分析主要因素对矿柱宽度极限值的影响规律。通过工程实例验证矿柱宽度计算方法的有效性和适用性。研究结果表明:影响矿柱宽度的主要因素包括开采深度、采场宽度和矿柱高度;以冬瓜山铜矿为例,矿柱宽度的理论计算值应大于3.63 m,数值分析选取矿柱宽度为4 m时,矿柱处于稳定状态.现场工业试验表明,宽度为4 m的矿柱稳定性较好。     

出色的经验 出色的成绩

20多年来,江西省有色金属矿山一贯重视通风防尘工作,研究试验和推广了许多符合实际、行之有效的技术措拖,形成了一个比较完整的综合防尘体系,创造了一套完整的通风防尘技术和管理工作的出色的经验,在防止矽尘危害上取得了出色的成绩,成为全国有色金属矿山的防尘红旗。1978年粉尘合格率平均达到84%;矽肺病患病率,1958以前入矿的职工为96%,1958年至1980年入矿职工下降至1%,达到国际先进水平。尤其是西华山钨矿、下垅钨矿、盘古山钨矿、铁山垅钨矿等,更是20多年杜绝了矽肺病的发生。江西省有色金属矿山的防尘经验非常宝贵,全国的有色金属矿山都…     

A new coal pillars design method in order to enhance safety of the retreat mining in room and pillar mines

Most of the proposed methods for coal pillar design determine pillar dimensions using pillar load estimation only through the tributary area theory. Designing pillar based on these methods is not appropriate in room and pillar mines with pillar recovery because retreat mining and gob creation generate abutment loads. Neglecting abutment loads in design stage may lead to pillar failure and destructive effects during retreat mining. Thus proper pillar design has a remarkable effect on mining safety. In this paper, a step-by-step method is presented to design pillars with square shape in room and pillar mines with regard to existing pillars in the active mining zone (AMZ) and estimating abutment loads according to experimental equations. A decrease in pillar failure risk during retreat mining is the most significant benefit of this method. This method has been applied to determine optimum pillar dimensions in the main panel of Tabas Central Mine (TCM), located in the mid-eastern part of Iran. Obtained results show the abutment loads account for 27% of the total loads applied on pillars in AMZ in this panel. Pillar width, based on this method, is also obtained 11.6 m.     

堵漏技术在无煤柱开采防火中的应用

无煤柱开采技术已广泛应用。该技术虽然提高了回采率,但同时也加剧了采空区的漏风量,大面积采空区联通给防灭火带来了难题。由于采空区难以触及等原因很难直接探知采空区内煤岩体的自燃情况。文中采用有限单元法计算了采空区内渗流速度场和氧浓度场分布,通过两者叠加划出了采空区堵漏前后自燃＂三带＂分布,并对比分析了堵漏前后两种情况下自燃带宽度的变化,可以看出漏风对采空区＂三带＂分布的影响较大,显示了在无煤柱开采中应用堵漏技术防治采空区自燃的必要性。     

石膏矿采空区上覆岩层冒落规律与危险性评价

为对上覆岩层冒落的危险性进行有效评价,在工程实勘的基础上,将石膏矿上覆岩层的自然冒落作为一个逐级发展的过程来处理,并根据普氏平衡拱理论对各级拱形作出2点假定,即冒落拱顶部弧线为抛物线,矿柱按θ角剥蚀。提出以临界松散系数K作为其危险性评价因子,并根据所建立的一般冒落拱模型,分别推导得到条带矿柱及间隔点柱区域关于K的计算公式。最后,将该评价因子用于工程实际,实现对邵东石膏矿采空区的危险性分级。该评价体系,即可对石膏矿地表塌陷作出有效预测,也可对石膏矿地表危险程度进行合理分级。     

地下开采对地面设施的影响及安全保护措施

本文主要阐述了某矿区由于无序开采形成了多处采空区,这些采空区分布在矿区的不同深度;部分采空区将会危及附近的铁路,造成铁路地基塌陷,破坏铁路设施,甚至造成人员伤亡.针对这种情况,本文提出了具体的铁路保护措施,一是充填铁路附近的采空区;二是留设铁路保安矿柱.     

安全煤岩柱性能研究及综合评价

在对里彦煤矿采矿地质条件分析的基础上,对安全煤岩柱的化学成分及其阻水性能、岩性及力学特征进行了研究.针对里彦煤矿的具体情况,分析了里彦安全煤岩柱的阻水性能,认为其阻水性能良好,可以适当减小防水防砂煤岩柱宽度,以提高开采上限,释放部分煤炭储量.     

高峰水库下采空区重大安全风险评估及治理对策

湖南柿竹园多金属矿老蛇形坪矿区闭坑后被高峰水库淹没,周边民采矿点超深越界偷采井下保水矿柱,形成了高峰水库下积水采空区透水隐患。为了保证临近矿区安全开采,消除采空区透水隐患,在三维流固耦合有限差分数值模拟的基础上,对53#关键采空区和18m隔水矿柱的稳定性进行了分析,采用事故树法排查了可能发生出突水事故的104种基本事件,分析了高峰水库重大安全隐患的风险等级,并提出了隐患治理对策,可为水下开采的矿山突水安全评估及治理提供参考。     

空区隐患爆破治理方案及延期时间的数值模拟分析

为了防止矿山空区引起地表塌陷造成建构（筑）物的破坏以及降低矿柱塌落振动对井下开采的威胁,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,优选爆破治理方案和延期时间。根据炮孔布置和爆破参数,建立实际比例数值模型;在岩石物理力学指标测试的基础上,确定模型材料参数;采用LS-DYNA数值模拟软件,对比分析方案优劣以及确定爆破延期时间。研究结果表明:在满足空区隐患爆破治理效果的前提下,同一节点处A方案质点振速峰值为0.923 9 m/s小于B方案质点振速峰值1.225 3 m/s;而且当延期时间为100 ms时,通过模型垂直方向的位移云图可知岩石的破坏范围最大,塌落区域更加分散。现场应用结果显示空区隐患治理工程爆破效果良好,形成了隔离缓冲层,可以保证露天和井下的安全。     

基于LS-DYNA的交错扇形深孔崩落法排间间隔时间优化研究

为了同时解决"隐患资源高效回收"和"空区隐患安全治理"这对矛盾问题,提出交错扇形深孔崩落法;采用室内试验和数值模拟相结合的方法,根据交错扇形布孔形式建立数值计算模型,按照1#矿体岩石的物理力学指标确定模型材料参数,采用LS-DYNA动力仿真软件优选扇形排间间隔时间.研究结果表明:当采空一区排间间隔为100 ms时,岩石...     

采空塌陷区埋地输气管道的变形及受力分析

针对采空塌陷对输气管道的潜在威胁,采用管道－土壤相互作用（PSI）单元,结合三向土弹簧非线性模型,建立采空塌陷区埋地输气管道的有限元计算模型,分析了不同管径、壁厚和内压影响下管道的变形和受力规律,并确定最大变形和最大受力的位置。结果表明:适当增加壁厚和减少内压能有效提高管道的安全性;最大Von-Mises应力和最大竖向应变位置均在内边缘塌陷区且靠近中间塌陷区;最大轴向应力和最大轴向应变位置均位于中间塌陷区两侧。所得结果对埋地输气管道穿越采空区的安全防护具有一定参考价值。