马城铁矿工程地质特征及采场稳定性分析

马城铁矿为一大型鞍山式沉积变质铁矿床,矿床上覆厚大第四系强含水体,属大水矿山,一直未能开采,成为大水呆滞矿。针对该矿的地形地貌及矿体赋存特征,调查了矿区内的工程岩组特征及结构面特征,分析了工程岩组的岩体质量、结构面节理密度分布及对矿体采场的影响,并对矿区开采时的围岩顶板稳定性、采矿柱的极限抗压强度进行了探讨,对于该矿区开采方案优化及实现安全开采有一定的参考价值。     

基于Mathews稳定图等方法的多角度采空区群稳定性分析评价

红岭铅锌矿3中段以上矿房全部采空,遗留大量采空区,危险性非常高,为保证后续回采活动的安全,必须进行采空区群的稳定性分析。首先利用先进数字摄影测量技术,大规模获取岩体结构面参数,从工程岩体地质角度(BQ,RMR)进行岩体稳定性的初步评价;其次建立结构面三维离散裂隙网络模型,从三维数值模拟角度研究围岩的切割破碎程度;再者应用Mathews稳定图方法,从工程经验角度进行上盘围岩稳定性的研究。研究将常规地质方法、数值模拟和工程经验方法相结合,层层递进,多角度准确、全面地获得了复杂采空区群的稳定性分析结果,以及不同岩性围岩所对应的稳定和破坏区域,研究结果对于指导矿山安全回采具有重要意义。     

强塑性破碎岩体巷道耦合支护技术与应用

巷道作为矿山的主要工程结构,其稳定性一直影响矿山经济高效开发。随着矿井开采深度和强度的不断增加,开采强扰动、软弱破碎围岩等复杂地质条件导致巷道围岩变形破坏,大范围破坏时严重影响巷道通风及运输能力,制约着矿山的安全高效生产。因此开展破碎岩体巷道耦合支护技术研究,有效控制围岩变形,实现巷道服务周期内稳定显得尤为重要。针对安徽太平铁矿矿岩节理裂隙发育、强塑性等复杂工程条件,开展矿区各中段巷道变形监测,分析巷道变形破坏特征规律,采用FLAC~(3D)有限元软件模拟不同时空条件下巷道工程的相互影响关系,形成了以预应力锚杆、钢丝网、喷射混凝土、注浆、卸压槽等相结合的耦合支护方式。开展矿山巷道现场支护试验,巷道周边未出现膨胀、破裂等破坏现象,巷道返修率极低,巷道整体支护效果良好,为矿山安全经济开采提供了技术支撑。     

金属矿深部开采巷道位移监测与围岩稳定性分析

针对新城金矿深部开采过程中出现的巷道围岩稳定性问题,采用深部开采位移监测系统实时监测矿区深部采场和围岩变形,基于监测信息,综合分析了围岩稳定状态,揭示了金属矿深部开采过程中影响巷道稳定性的主要因素和岩体损伤与变形规律：软弱结构面是影响深部开采巷道稳定性的内在因素,开采扰动是影响巷道稳定性的外在因素;岩体损伤破坏经历了“稳定-失衡-再稳定”的过程,巷道变形表现出了“急剧增长-缓慢增长-基本稳定”3个阶段;浅部围岩破碎后巷道变形会急剧增大,应及时支护掘进巷道,充填回采结束采场,提高围岩体的自承力。结果对矿山优化开采及地压管理具有现实指导作用。     

花岗岩矿矿床地质特征及开采技术条件分析

研究了河南省南召县田家庄饰面用花岗岩矿的矿床地质特征及开采技术条件,分析了矿区地层、构造、岩浆岩、覆盖层及风化层地质特征,研究了矿体特征、矿石质量及其特征、断裂及节理和裂隙分布发育特征、矿石类型和品级、矿体围岩及夹石、矿床成因及找矿标志等矿床地质特征。通过水文地质、工程地质、环境地质调查工作,基本查明了矿区的水文地质、工程地质和环境地质条件,区内岩石类型简单,矿体及围岩主要为黑云母二长花岗岩,岩体呈块状结构,地质构造简单,不会形成岩体滑动,矿体与围岩工程地质条件稳定,不易发生矿山工程地质问题,工程地质条件为第二类简单型。矿石和废石不易分解出有害组分,但在矿山开采时会对原有地形地貌造成破坏,存在一定的不良地质灾害隐患。矿区地表附近无污染源,无放射性异常,环境地质条件中等。研究可作为矿山建设的依据。     

马城矿多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响

地下矿产开采过程中诱发的上部岩体移动将严重影响生产安全,主要原因是大规模的地下开采引起围岩移动,破坏了围岩原有的力学平衡状态,造成应力重分布,岩石移动逐渐波及到地表,引起了地表变形。为了研究多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响,以马城矿工程为例,运用MIDAS,FLAC3D等数值模拟方法模拟不同开采中段条件下地表移动与变形特点,得出各阶段沉降与水平位移值,计算相应变形值,简要介绍了地下开采引起的地表移动变形5项指标对地表建筑物的影响。研究表明:最终地表移动变形是多次重复开采扰动的叠加作用,并根据国家标准界定出移动角,从而为同类矿山的开采设计提供了科学依据。     

水化学损伤作用下三山岛金矿渗流场特征分析

三山岛金矿在深部开采过程中面临大范围的围岩渗水和涌水问题,作为海底开采矿山,研究渗水规律和涌水特征对于保证开采安全极为重要。通过矿区多区域多中段的涌水量监测分析,揭示出矿坑涌水量的动态规律,并对矿区-510 m至-725 m水平15个代表性水样采集点的地下水化学成分进行分析。结果表明该矿区地下水主要为Cl-Na型水,矿化度化验呈现高矿化咸水特征,地下水对岩体的化学损伤会影响到深部开采的安全。进一步采用FLAC^3D对三山岛采区进行模拟开采,分析开采过程中渗流场的分布特征。结果显示矿区孔隙水压力变化范围主要集中在矿体开挖区域,渗流场的变化范围已经扩展到F₃断层,断层周围孔隙水压力、渗透压力变化梯度较大,形成高渗透压力,在开采过程中需要进行堵水和重点防护。     

金源矿区房柱法开采围岩稳定性分析

为了对矿区深部开采岩体的稳定性及岩爆倾向性进行深入地分析研究,本文针对金源矿区深部开采而可能带来的稳定性问题进行了数值模拟分析,结果表明:1中段开采过程中,拉应力集中在采场顶柱和部分矿柱,需严密监测中部矿柱应力,必要时可对其施加预应力锚杆加固;2矿柱水平位移基本变化不大,底板有轻微的底臌现象;3对60m长度单矿块的开采模拟中,若需多个矿块同时开采时,可采用隔一采一的方式有效控制围岩变形,保证开采安全;4若对埋深不同的多中段同时开采,最大弹性应变能将达到1.16×105J/m3,会对周边矿柱及围岩的稳定性留下安全应隐患。     

新奥法在矿山软岩平硐掘进中的实践应用

深部巷道围岩的合理支护是现代矿山深部开采时亟需解决的关键性技术。大水沟矿区2815中段开拓巷道,由于埋藏深而地压大,围岩稳定性差。经过机械开挖扰动,巷道围岩应力重新分布,冒顶现象严重。为了控制地压对巷道围岩的影响,确保巷道掘进工作安全进行,矿区通过现场分析研究后采用新奥法,最终顺利通过这一软岩破碎区。对新奥法的基本原理和实际应用进行研究的结果表明,软弱破碎岩体中的巷道掘进,使用新奥法成本低、效率高;随着围岩变形量增加,塑性能释放量增大,支护厚度增加;此后随着蠕变时间增长,巷道围岩变形量不再变化。准确把握围岩变形特性,合理确定支护参数和支护时间,能经济有效地保证巷道围岩的稳定性,具有非常重要的工程价值。     

基于Mathews稳定图法的采场进路安全跨度分析

山金白音呼布矿区井下开采已经进入深部,岩体复杂的应力环境和地质环境对采场围岩稳定状态带来严峻考验,井下围岩稳定性和采场跨度的确定严重影响矿山的安全生产。基于前期岩体质量分级研究结果,采用Mathews稳定图法对不同级别围岩进行采场安全跨度的研究,得到了[BQ]分级法、RMR法和Q系统法所对应的各级围岩的最大安全跨度。根据理论计算跨度,对矿区300 m中段采场进路进行数值模拟分析,模拟结果证实了理论计算的可靠性。结合岩体质量分级的图表法确定的采场安全跨度在矿山开采中得到了成功应用,该方法对复杂围岩环境中采场参数的设计具有可行性。     

老鸦岔金矿矿区地质特征及矿床开采技术条件研究

为增加矿山金矿资源,延长矿山开采年限,研究了老鸦岔金矿矿区地质特征及矿床开采技术条件,分析了矿区地层、构造、侵入岩、围岩蚀变等地质特征;研究了5条矿脉的位置、产状、长度、厚度、含矿率等特征;分析了7个矿体的赋存标高、埋深、产状、平均厚度、品位等特征,并对其矿石质量特征、 矿石类型和品级、矿体（层）围岩及夹石、矿区内共（伴）生矿产情况等进行了研究;研究了矿床开采技术条件,主要包括水文地质、岩石的物理性质、矿体及顶底板围岩的稳定性、环境地质,得出矿床水文地质、工程地质条件属简单类型,环境地质条件中等,矿床开采技术条件为Ⅱ-3类。研究为后续勘查阶段或未来矿山开发利用打下了良好基础。     

金源矿区房柱法开采围岩稳定性分析(增刊)

为了对矿区深部开采岩体的稳定性及岩爆倾向性进行深入地分析研究,本文针对金源矿区深部开采而可能带来的稳定性问题进行了数值模拟分析,结果表明：(1) 中段开采过程中,拉应力集中在采场顶柱和部分矿柱,需严密监测中部矿柱应力,必要时可对其施加预应力锚杆加固。(2)矿柱水平位移基本变化不大,底板有轻微的底鼓现象。(3)对60m长度单矿块的开采模拟中,若需多个矿块同时开采时,可采用隔一采一的方式有效控制围岩变形,保证开采安全。(4)若对埋深不同的多中段同时开采,最大弹性应变能将达到1.16×105J/m3,会对周边矿柱及围岩的稳定性留下安全应隐患。     

金源矿区深部开采模拟及稳定性分析

灵宝金源矿区已进入深部开采,采场稳定性对矿区的安全开采的影响极大。使用FLAC~(3D)软件,对该矿区进行了深部开采的数值模拟,其模拟结果表明:矿区最大主应力主要集中于各开采阶段工作面顶部和底部围岩,两帮围岩也出现不同程度的应力集中现象;随着阶段开采向上推进,该矿区拉应力极值较小且基本保持不变,一般不会出现围压的拉伸破坏;中段开采的各阶段,底板均有不同程度的些许微弱底鼓现象。开采过程中应对顶板进行加固支护并密切监测其变化,由于出现了部分破碎围岩,可设立人工矿柱支撑,此外,可采取例如减小采场宽度的方法以增加采场稳定性,减少岩爆事故的发生。     

岩石破裂过程分析系统在矿山的实际应用

在矿山工程中,岩体或矿体因开挖或开采,会引起围岩的应力重新分布,造成应力集中而发生破坏,给矿山生产建设带来严重的安全问题。因此,针对矿山工程中因矿岩体的开挖或开采产生的围岩稳定性问题进行分析和研究,找出危险部位,制定防控措施是非常必要的。阐述了应用岩石破裂过程分析系统对唐钢石人沟铁矿采矿工程围岩稳定性进行的分析和研究,制定了安全采矿方案,成功地指导了矿山的生产实践。     

滨海矿山深部开采水力调查及稳定性分析

占地球表面71%的海洋蕴藏着丰富的矿产资源,随着陆地矿产资源日益减少,海底资源开采成为未来的发展方向,其中海底基岩矿产资源深井开采普遍面临富水和高地应力的问题,水和应力的分布及其耦合作用是影响海底深井开采安全性的重要因素。以滨海矿山三山岛金矿深井开采为背景开展水力研究,调查矿区深部含水带分布,开展现场地应力测量,统计深部岩体节理裂隙分布规律,研究深部岩体的渗透性,建立水力耦合数值模型,对深部矿体进行模拟开采。通过上述研究工作,获得了矿区地应力分布规律,深部岩体渗特性以及资源开采过程中围岩位移、应力的时空演化规律,并指出了潜在危险源的时空分布。     

基于随机结构模型的新立矿区岩体渗透性分析

为了掌握三山岛金矿井下岩体渗水特性,确保海底采矿的生产安全,分析了新立矿区水文地质结构特点,调查了-105 m、-135 m²个中段矿坑出水点并建立各中段渗水区水力联系,研究新立矿区岩体渗透系数张量,在一个测量面内把大测量区划分成许多小测区,把一定数量的小测区测量结果合并,得到不同大小测量面的结果。开发渗透张量计算程序,计算得出-105 m、-135 m中段岩体渗透系数张量和综合渗透系数,基于对新立矿区现场岩石露头的抽样统计,建立岩体结构面几何参数概率分布模型,通过对新立矿区岩体结构面进行随机模拟计算,得出岩体结构面连通率,修正了矿区岩体渗透系数。实测结果表明,采用连通率修正理想条件下计算出的渗透系数,具有良好的实际应用价值。     

裂隙岩体巷道围岩稳定性模拟研究

首先分析了某矿山的工程地质条件及构造裂隙分布情况,并对关键区域岩体结构进行研究。采用数值模拟手段研究了裂隙岩体在开挖及回采条件下的应力变化及围岩变形规律,分析得到不同采掘阶段无底柱分段崩落法对裂隙岩体围岩稳定性的影响。     

深部破碎巷道围岩—支护作用与支护时机

破碎围岩受开采扰动容易引发围岩变形破坏,是矿山深部开采面临的重要支护难题。 以阿尔哈达矿 368 m 中段 27~ 35 线破碎巷道为工程背景,基于 Kastner 公式确定破碎巷道围岩特征曲线,开展围岩—支护相互作用 关系研究,以围岩—支护特征曲线交点作为围岩支护结构设计依据,探究合理支护时机。 研究发现,支护结构设置时 间对围岩应力释放、围岩—支护特征曲线交点位置均有一定程度的影响;随着支护断面与开挖面距离的逐渐增大,安 全系数增长速率呈现先增大后减小的变化趋势;支护结构能够有效抑制围岩应力释放和围岩变形,促使围岩应力和 支护抗力迅速达到平衡;对于该矿山破碎巷道围岩采用柔性支护方案,在围岩应力释放到一定程度后,施加支护的时 机以支护断面距离开挖面 4 m 为最佳。     

海下金矿破碎围岩空区治理二次开采稳定性研究

为保证三山岛金矿治理后的二次开采能够安全高效进行,采用FLAC^3D对未治理工况和治理工况下二次开采各阶段进行模拟研究。结果表明:治理工况下采场围岩应力集中区域明显减小,矿柱塑性区仅集中在矿柱表面,隔水层变形小于《有色金属采矿设计规范》所规定的Ⅰ级建构筑物所允许的变形值;治理工程缓解了采场围岩的应力集中和变形、减少了第四系隔水层变形移动,能够有效提高新立矿区岩体的整体稳定性;现场监测结果与模拟结果较为契合,监测值均在允许范围内。因此可认为治理后二次回采过程矿区岩体处于稳定状态,研究结果可为矿山安全高效开采提供依据,并为确定后续监测重点提供参考。     

高瓦斯冲击地压矿井解放层开采顶板岩移规律数值模拟研究

针对义煤集团义马矿区冲击地压矿井和新安矿区高瓦斯矿井安全高效开采解放层技术的需要,以新安矿区鑫山小型煤矿极薄煤层煤层开采为工程背景,对薄煤层开采后顶板岩层的移动和应力分布情况进行数值模拟分析,研究解放层开采后工作面顶板移动规律和围岩应力分布情况,为冲击地压矿井和高瓦斯矿井解放层开采设备选型、采面布置、围岩控制等提供理论指导和技术支撑。