铜绿山矿VCR法采场破顶方案的探讨

针对VCR采矿法采场在破顶过程中出现的反冲问题进行了分析,提出了增加切割短天井工序的解决方案,并在现场3个采场进行了试验.结果证明,改进后的破顶方案成功避免了反冲,大大降低了破顶后的找孔劳动强度,减少了炸药耗量,提高了作业安全保证程度.     

安徽铜陵冬瓜山铜矿深孔爆破采场破顶率提高措施

目前冬瓜山铜矿采用大直径深孔嗣后充填采矿法生产,采场破顶效果差,采矿损失率急剧增加。通过调查论证,分析了该矿采场破顶率低的原因,认为该矿采场破顶过程中存在槽孔布置形式欠妥、起爆雷管段别多、孔口堵塞预留长度小等问题。通过选择合理的槽孔布置形式、调整槽孔装药结构、减少起爆雷管段别等综合技术措施,使得采场破顶率由93.7%提高至98.9%左右,成效显著,对于类似矿山也有一定的参考价值。     

新型剪断撑顶二合一破障装置的设计

现有的剪断撑顶二合一破障装置大都过于笨重,适用范围较小。新型剪断支顶二合一破障器小巧轻盈,便于携带,能轻易对单根、多根钢筋进行剪断,并能将障碍物进行扩张,扩张行程20～800 mm,大大提高了破障效率。介绍了该新型破障装置的原理和结构特点,并对关键零件活塞杆、刀具和钢筒进行了强度校核。     

大采高综采采场基本顶周期破断特征研究

为研究支架和采空区垮落矸石对大采高综采采场基本顶周期破断的影响,引入了表征支撑作用的特征量,建立了基本顶顶板岩梁力学模型,分析了基本顶的周期破断特征。研究表明:相同支撑条件下,基本顶周期破断距会随着顶板的厚度增大、抗拉强度增大、荷载量减小而增大;相同开采条件下,基本顶破断距随着支架支护强度和控顶距、垮落矸石支撑力的增大而增大。结合现场实测数据,对基本顶周期破断特征进行了有效验证。     

俯伪斜采煤法基本顶破断的力学分析

为弄清俯伪斜采煤法基本顶破断的具体情况,以某俯伪斜采煤法的悬露基本顶为研究对象,应用弹性薄板理论,建立了俯伪斜基本顶的力学模型,分析并得到了充填体对基本顶的支撑载荷函数,运用李滋法和挠度的叠加原理,推导出基于采空区充填的俯伪斜基本顶挠曲函数,并对基本顶的破断过程进行了分析。研究结果表明：由于冒落矸石在采空区的不完全充填,导致俯伪斜基本顶的挠度沿倾向不对称,最大挠度为60.9 cm,位于倾斜中上部;基本顶沿倾斜方向由上向下分段破断,并且形成相对稳定的铰接结构,分段岩块沿走向破断距也有差别,倾斜中上部破断距小于下部。理论计算分析的结果与现场的矿压监测情况基本一致。     

考虑煤体弹-塑性变形的基本顶板初次破断结构特征

建立考虑煤体弹-塑性变形的基本顶板结构初次破断力学模型,依据有限差分原理和主弯矩破断准则,系统计算研究了弹-塑性基础边界基本顶板结构初次破断位置、破断顺序以及全区域破断形态特征的影响因素及权重关系,并阐述了该力学模型的工程意义,得到:①基本顶厚度h、弹性模量E较大,而弹性煤体基础系数k_t及悬顶跨度较小时,基本顶的破断位置及顺序为:开采悬顶区中部下表面→深入未塑化的弹性煤体区上表面→短边深入未塑化的弹性煤体区上表面,在弹性煤体区上覆形成"O"型断裂圈;反之,基本顶的破断位置及顺序为:深入塑化煤体区上表面→开采悬顶区中部下表面→短边深入塑化煤体区上表面,在塑化煤体区上覆形成"O"型断裂圈,最终均形成"O-X"型破断形态;②煤体塑化范围b_0及塑化程度增大时,基本顶断裂线深入煤体的距离与基本顶各个区域的主弯矩绝对值均增大,即基本顶悬顶跨度会减小;③b_0及浅部塑化煤体基础系数k_0较大时,基本顶的破断位置及顺序为:开采悬顶区中部下表面→长边深入塑化煤体区上表面→短边深入塑化煤体区上表面,在塑化煤体区上覆形成"O"型断裂圈;b_0,k_0较小时,基本顶的破断位置及顺序为:长边深入弹性煤体区上表面→开采悬顶区中部下表面→短边深入弹性煤体区上表面,在弹性煤体区上覆形成"O"型断裂圈,最终均形成"O-X"型破断形态;④k_0与k_t为任意比值不变且k_t与h~3为任意比值不变时,基本顶的主弯矩大小、位置及破断规律不变。     

深井超长工作面基本顶分区破断模型与支架阻力分布特征

开采深度和工作面长度增加导致采场矿压显现程度和空间分布特征发生改变,增加了该类采场围岩失稳类型的不确定性及控制难度。针对深井超长工作面异常矿压现象发生频率高、预测难度大等问题,采用理论分析、室内实验和实测等方法分析了该类采场基本顶破断类型和支架阻力分布特征。结果表明:开采深度增加提高了岩体中裂隙发育程度,裂隙尺寸服从对数正态分布,裂隙倾角和倾向服从正态分布;基于蒙特-卡罗模拟方法实现深井超长工作面基本顶三维重构,工作面长度增加导致基本顶中部存在裂隙的概率升高,增大了基本顶在工作面中部发生局部破断的可能性;建立深井超长工作面基本顶分区破断力学模型,采用上限定理推导出完整基本顶的整体承载能力以及基本顶中存在1条和2条原生裂隙时的局部承载能力,获得基本顶在裂隙影响区发生局部分区破断和迁移现象的力学判据;基本顶分区破断现象导致破断岩块在空间上呈非均匀分布,表现为工作面中部块度小、两端块度大的特征;分区破断模型预测结果同相似模拟实验结果吻合,解释了深井超长工作面开采实践中发现的顶板压力沿工作面方向的非均匀分布现象。     

伪斜工作面梯形采场的基本顶初次破断特征

采煤工作面伪斜布置时,采空区基本顶呈非矩形状,此时采空区上方基本顶的破断位置及其破断规律与矩形顶板有所不同。为研究伪斜工作面基本顶初次破断特征,根据弹性薄板力学理论建立直角梯形基本顶的板结构初次破断力学模型,同时推导出直角梯形薄板的弯矩公式,分析顶板破断位置及其破断规律;依据有限差分原理分析基本顶的应力极值大小及位置特征,对理论推导结果进行验证。结果显示,四边固支直角梯形薄板内力分布规律与矩形薄板大体相似,但在四条边界上,主弯矩极值的位置与矩形薄板有所差异,后者都位于中心部位,而前者整体向逆时针方向一侧移动,基本顶的初次来压呈椭圆状倾斜“O-X”型。     

深孔落矿破顶层厚度综合确定方法及应用

针对深孔落矿破顶层厚度依赖经验判定的问题,运用塑性极限分析法计算破顶层临界破坏时所受外力功和内力功,基于虚功原理,推导得到5种典型边界条件下破顶层极限承载表达式。通过Surpac-Flac3D数值转换建模、爆破载荷等效、自定义编程等操作,建立获取破顶层动力响应特征的数值模拟技术。由此,提出基于力学计算与数值模拟分析的破顶层厚度综合确定方法。以某矿VCR法试验采场为应用对象,通过推导的极限承载表达式确定其最小破顶厚度为4.7 m,据此开展不同破顶厚度工况的数值模拟,结合应力分布特征、塑性区演化状态及安全率计算等分析,综合确定采场安全破顶厚度为7 m。研究为深孔落矿破顶层厚度的确定提供了客观可行的手段。     

凡口铅锌矿采场破顶方法研究

根据破顶采场周围工程情况,分析了采场破顶的不利因素,从可行性和适用性的角度出发,得出一套利用控制顶板形状达到安全控制破顶采场顶板的方法.     

静力破岩技术在煤矿井下深孔破岩中的应用

为克服煤矿井下现有深孔破岩技术不足,提出将静力破岩技术应运于煤矿井下深孔破岩工作中。基于理论分析静力破岩原理得出被破岩体发生拉伸破坏,提出实施深孔静力破岩的技术要求。在某矿K8113工作面进风巷落山方向实施深孔静力破岩技术以减小回采巷道采空区后方较大范围悬顶问题的工程试验,试验后悬顶距离比未处理时缩短10 m左右,减小约50%,表明深孔静力破岩技术对解决两巷落山顶板的悬顶问题可行有效。     

基本顶弹性基础边界薄板模型分析（I）——初次破断

建立基本顶弹性基础边界弹性薄板力学模型,运用偏微分方程有限差分方法,研究了推进步距、弹性基础系数、基本顶厚度与弹性模量对基本顶主弯矩与破断位置的影响,得出：基本顶厚度或弹性模量增大时,中部最大主弯矩Mz增大、长边与短边绝对值最大主弯矩Mc,Md减小;步距增大时,Mz,Mc,Md均增大、Mz增长幅度较小;弹性基础系数增大时,Mz减小、Mc,Md增大;根据主弯矩破断准则得出：推进步距或弹性基础系数小时基本顶中部先破断、反之长边超前煤壁先破断;基本顶厚度或弹性模量小时长边超前煤壁先破断、反之中部先断裂。基本顶厚度或弹性模量越大超前断裂距离越大;弹性基础系数或步距越大超前断裂距离越小。弹性基础边界时,基本顶存在3类破断顺序：① 长边-中部-短边;② 长边-短边-中部;③ 中部-长边-短边。     

工作面端头悬顶在沿空巷道中破断位置的预测

阐述了基本顶在工作面端头形成的三角形悬顶对沿空巷道的危害，并对悬顶破断结构进行了分析，应用中的分析研究结果。在生产实践中成功地预测了三角形悬顶在沿空留巷中破断的位置和时间，为确定滞后加固沿空巷道的时间和长度提供了理论依据，对保护沿空留巷的安全具有重要意义。     

煤矿矸石膏体充填直接顶的控制

煤矿矸石膏体充填开采时对采场的控制十分重要,其中直接顶是充填开采的"关键层",直接顶的破断与否对充填质量、充填采场控制和充填区控顶具有重要的意义。根据充填开采的特点,建立了直接顶的破断力学模型,并且求出直接顶断裂时自由空间高度的大小。     

类VCR法在金属矿采空区放顶工程中的应用

融冠矿业西矿区▽1 158以下水平将改用无底柱分段崩落法回采,为保证回采工作顺利进行,需对在▽1158水平的众多采空区实施强制放顶,从而形成足够厚度的覆盖层。针对典型采空区,通过数值模拟分析了采空区稳定性,结合现场条件提出类VCR法处理方案,即通过采空区放顶工程相关爆破参数设计,实施一次起爆放顶工艺。实践结果表明,类VCR法是处理采空区切实有效,是对常规放顶方法的重要补充与改进。     

三山岛金矿下向进路采矿法人工假顶参数设计研究

下向采矿的重要前提就是使用较稳固的人工假顶代替较破碎的原岩顶板,因此人工假顶合理的强度及配筋参数对下向采矿安全、高效的回采至关重要。以三山岛金矿西山矿区为研究对象,通过对人工假顶所受载荷进行计算,结合薄板理论、弹性力学理论及西山矿区下向进路采矿工艺参数,分析人工假顶强度与厚度之间的关系,并对人工假顶强度及配筋参数进行研究。结果表明：人工假顶厚0.8 m,强度为1.5 MPa,使用12 mm钢筋网片时配筋率为0.08%,网度150 mm×150 mm时满足下向进路采矿工艺要求,对下向采矿人工假顶参数设计具有指导意义。     

下分层工作面破假顶掘进及回采技术

介绍了分层开采下分层工作面破塑料网假顶掘进及回采的顶板管理方法,可以为类似情况的工作面掘进及回采提供技术参考。     

一侧采空(煤柱)弹性基础边界基本顶薄板初次破断

建立长壁工作面,一侧采空(煤柱)、三边弹性基础边界基本顶薄板结构力学模型,运用有限差分法计算并研究了基本顶主弯矩分布特征及破断规律。得到:基本顶的起始破断位置为长边偏煤柱侧深入煤壁上表面(基本顶的弹性模量E、厚度h较小,弹性基础系数k较大时)或中部偏煤柱侧下表面(E,h较大,k较小时);煤柱的宽度Lm及支撑系数k_m变化时基本顶长边区,实体煤侧短边区以及中部区的主弯矩极值几乎不改变,但是煤柱区基本顶主弯矩极值变化显著、即显著影响煤柱侧基本顶的破断形式及基本顶整体的破断形态;由于考虑煤柱支撑的作用,当h,E较小,L_m,k_m较大时,基本顶深入煤柱区的上表面会发生破断,此种条件下基本顶的破断顺序为:长边深入煤壁上表面→中部下表面或实体煤侧短边深入煤壁上表面→煤柱区上表面,最终破断形态为非对称"O-X"型;h,E较大,L_m,k_m较小时煤柱区基本顶的上表面不破断,此种条件下基本顶的破断顺序为:中部下表面→长边深入煤壁上表面→实体煤侧短边深入煤壁上表面,最终破断形态为"U-X"型。     

基本顶板结构初次破断与全区域反弹时空关系

为了研究基本顶初次破断与全区域反弹压缩场的时空关系,建立弹性基础边界基本顶板结构初次破断扰动力学模型,基于有限差分理论与主弯矩破断准则计算研究了基本顶板结构初次破断时全区域反弹压缩场的基本形态特征以及基本顶破断长度、破断发展过程及破断程度对全区域反弹压缩场的影响。结果如下:①基本顶深入煤体断裂时,在破断线外侧依次产生"半椭圆形反弹I区"、"椭环形压缩区"、"椭环形反弹II区"及"椭环形压缩区";②断裂线前侧反弹I区中部位置的反弹量最大,断裂线的两端部为压缩区;③首次断长与二次断长均较小时,破断线外围依次为"M形反弹I区"、"椭环形压缩区"及"椭环形反弹II区";首次断长与二次断长均较大时,断裂线外围依次为"M形反弹I区"、"环8字形压缩区"及"环8字形反弹II区";④基本顶破断程度越大,反弹量越大,而反弹压缩的分区特征与破断程度无关;⑤反弹II区包围了"悬顶区"且贯穿两巷及邻侧巷道区,反弹II区的内、外边界线的垂距基本相等,所以基本顶深入煤体破断时可在邻侧巷道及两巷区监测到反弹压缩信息。采用特制高精度位移传感器实验与工程实践验证了结论的合理性。形成预警基本顶大面积初次破断的"一同时与两滞后"原理及"两区域与两指标"监测位置及方法。     

无底柱分段崩落采矿法悬顶分析研究与处理

对地下矿山无底柱分段崩落采矿回采过程中,进路采矿爆破悬顶或立槽现象产生的原因进行分析;并通过YGZ-90钻机平行、倾斜进路施工倾斜扇面孔,微差爆破处理。实践证明,这种处理方法既高效又安全,可以在无底柱分段崩落采矿工艺中广泛应用。