新疆某磁铁矿矿柱回采及采空区处理实践

通过对井下老采空区矿柱的分析研究,提出了以中深孔分段凿岩、集中爆破的方式回采矿柱,并在崩落矿柱后利用上盘围岩的失稳自然崩落充填处理采空区。经过一年的方案实施后,不但回收了大量矿石资源,而且很好的处理了采空区,为矿山在回采矿柱及采空区处理方面积累了宝贵的经验。     

采空区缓冲垫层最小安全厚度分析

为了分析采空区顶部垮落过程对下部结构体的影响,文中以2号矿体采空区为背景展开分析。首先通过建立数值模型计算,确定2号矿体的平衡拱极限垮落跨度为51.38m,冒落拱的高度为12.8m,结果表明,上盘围岩冒落不会通达地表;然后,通过PFC2D模拟软件,建立缓冲垫层分别为14m、16m、18m、20m、22m五种方案进行分析,通过对采空区下部结构体内部裂纹数和结构体受到的冲击力进行监测,对比理论计算结果进行分析,结果表明,当垫层厚度为20m和22m时,下部结构内裂纹数为0,且结构体受到的冲击力小于其所能承受的最大应力(0.525MPa),由此可知2号矿体采空区最小安全垫层厚度为20m,案例对比分析验证了20m缓冲垫层厚度的合理性。     

寿王坟铜矿采空区处理技术实践

寿王坟铜矿南6号采空区容积已达300×104m3,如何处理采空区一直在进行探讨和摸索。经多年多方案的优化,采取了远程实时监测、封闭、足够厚度的缓冲垫层及崩落处理措施,取得了较好的效果。     

基于Mathews图解法急倾斜采场暴露面冒落分析

针对地下矿山采场结构参数设计中常用方法未能将结构面对岩体的稳定性影响充分考虑等问题,以云南省某铁矿实际情况为基础,通过对矿山上盘围岩进行结构面调查和分析,并应用Mathews图解法对急倾斜采场暴露面冒落问题进行研究,计算得出采场巷道不稳定极限跨度为4.37 m,上盘不稳定暴露面积为366 m~2,可以对矿山采场现在出现的一些零星冒落现象做出合理解释。针对采场冒落现象,根据采空区缓冲垫层设计的经验公式,得出冒落垫层厚度为2.7 m的计算结果。研究结果在该矿山实际生产、采场参数优化方面存在一定的指导意义。     

顶底板均不稳固的古采区残矿回收实践

银硐子银多金属矿生产探矿过程中又遇到大量明清古采区,使得矿山开采技术条件更为困难。初步查明古采区位于矿体中部,上盘剩余矿体厚4~7m,下盘剩余矿体厚6~8m。为保证矿山经济效益和安全开采,设计采用下盘矿体与上盘矿体分采合出连续采矿法分两步回采古采区剩余矿体,具体方案为：首先,采用抛掷爆破方式将古采区下盘剩余矿体崩入古采区内;之后,崩落上盘剩余矿体和一部分上盘围岩覆盖在下盘崩落矿石上;采用截止品位放矿矿方式,将崩落的上盘围岩废石永久留在采空区内。该方案能充分利用矿山正常开采时的采准切割系统,在减少采切工程量的同时也避免了残矿回收与正常开采之间的互相干扰;人员不进入采空区,安全性好;上、下盘剩余矿体均可沿走向连续回采,生产效率高。试验采场应用期间,上盘矿体与上盘矿体分采合出连续采矿法采出古采区残矿资源量23000t,创造经济价值181万元,应用效果极好。     

锡铁山铅锌矿采空区治理方案优选

锡铁山铅锌矿存在采空区数量多、规模大、空间关系复杂的问题。为了安全开采深部矿体,采用3DMine软件建立铅锌矿采空区立体可视化模型,掌握采空区的三维形态,统计出采空区体积总量超过900万m~3。对采空区进行现场调查与分析,从安全、成本、治理周期等方面对不同的治理方案进行比选。结果得出,该铅锌矿采空区治理适合封闭隔离和崩落围岩形成缓冲垫层的方案。     

某地下采空区深孔爆破崩落治理工程实践

以某地下矿山采空区治理为工程背景,根据采空区规模、开采方式、围岩条件等,提出了顶底板围岩深孔爆破崩落治理方案,采用崩落的围岩充填采空区,并设计了合理的深孔爆破参数。经过精心设计和施工,成功消除了采空区安全隐患,保证了矿山安全生产,同时积累了空区治理的工程经验。     

多层采空区稳定性分析及处理措施

在现场地质调查、岩石力学性能实验的基础上,应用FLAC3D数值模拟技术对威克矿多层多区块叠跨复杂采空区体系进行了分析研究,计算结果表明该空区体系处于稳定状态。对矿山提出的空区处理方案进行了数值模拟研究,分析结果显示：照此处理后采空区体系虽部分贯通但整体仍然稳定,达不到崩落塌通地表的预期效果。在空区体系稳定性分析的基础上,提出了空区体系处理的改进方案。先考虑多种因素条件综合确定空区顶板的安全厚度层,松动爆破剥离安全层上部的岩石;再用露天深孔挤压爆破崩落法处理空区上部预留顶板安全层,爆破崩落的岩石充填空区形成下部无底柱分段崩落法的覆岩保护层;最后对空区间残留的岩柱进行崩落,以达到处理采空区体系的目的。     

硐室和中深孔爆破相结合的采空区处理实践

黑箐铜矿因历史原因留下了大面积不规则的采空区,给安全生产带来了巨大的隐患,严重制约和影响了矿山的发展。通过对采空区的实测、现场勘查、技术分析研究,采用硐室和中深孔爆破相结合的方法,强制崩落矿柱和部分围岩处理采空区,并以+1 785~+1 800 m中段的采空区为例,具体介绍了采空区的处理方法,为同类矿山的采空区处理提供参考。     

控制爆破堆坝回收矿柱研究及实践

根据矿山采空区矿柱的分布特征,在保证矿柱回采安全和尽量提高矿柱回采率的前提下,提出了控制爆破堆坝回收矿柱的方法,该方法通过在下盘和上盘同时立即实施深孔控制爆破堆筑松石坝支撑上盘,从而限制上盘向采空区的岩移,数值模拟分析结果表明,该方法可有效控制上盘岩石的应力和位移,其爆破堆坝可有效防止围岩冒落产生的冲击波,矿山实践共安全回收矿柱84.7万t,既回收了矿柱,又处理了空区隐患。     

基于残差型G-LSSVM的岩石冒落高度及碴石厚度预测

受限于空区形成条件及其变化的复杂性、随机性,传统用于空区顶板围岩冒落高度及碴石厚度预测的方法往往预测精度偏低。为此,在结合各种单一人工智能预测方法优势的基础上,提出了一种新的预测模型--残差型灰色最小二乘支持向量机预测模型（G-LSSVM）,将该模型应用到某铁矿的覆盖层冒落高度及碴石厚度预测中,预测的结果与实际钻孔摄影监测相比,结果极为接近。研究表明：残差型G-LSSVM用于覆盖层冒落高度及碴石厚度预测是有效可行的。     

矿柱及围岩非均质性对采空区破坏过程的影响

顶板冒落、巷道底鼓和矿柱破坏是采矿过程中的重要岩石力学问题.开展采空区稳定性方面的研究,对保证矿山持续发展和人民生命财产安全有非常重要的意义.运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,依据不同的矿柱和围岩非均质性对采空区的破坏过程进行了数值模拟研究.模拟结果再现了采空区从变形到破坏的全过程.结果表明,不同的矿柱和围岩非均质性对采空区的破坏过程影响很大.     

大尺度采空区岩体工程地质调查与评价研究

广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征,为查明其工程地质条件,开展了详细的采空区周边岩体工程地质条件现场调查。基于现场调查参数,利用RMR分级和Q系统分级方法,得出了采空区周边岩体的工程地质分级结果,分析了分级结果的相关性,为4#采空区综合治理工程提供了基本地质资料。     

夹沟矿不同跨度采空区顶板的稳定性分析研究

采空区是影响矿山安全生产的主要危险源之一。夹沟矿采空区的节理调查表明,结构面是夹沟矿采空区顶板稳定性的主控因素。数值分析结果表明:夹沟矿采空区的顶板是不稳定的,顶板岩体容易发生垮落事故。     

急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术研究

针对急倾斜中厚破碎矿体采用浅孔留矿法开采时,存在的采场作业安全条件差、矿石损失贫化大等问题,以锡林浩特萤石矿为工程背景,从岩体可冒性、工艺方法改进、冒落防控等方面对急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术进行了系统研究。通过矿岩可冒性分析,构建了岩体冒落力学模型,计算得到极限冒落跨度值为5.4~6.4 m,小于矿体的平均厚度（7 m）,存在冒落事故风险;从回采作业安全及损失贫化控制角度出发,提出了以垂直深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填开采工艺,给出了采场结构布置方法,采用分段崩矿、中段及阶段出矿方式,确定的合理崩矿步距为1.56 m;在此基础上,分析了采空区顶板冒落冲击风险,计算得到采空区顶板岩体冒落形成的冲击气浪值为34.96 m/s,远远超过了《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423—2020）规定的数值,给出了防治冒落冲击灾害的安全散体垫层铺设方法,确定的合理散体垫层厚度为3.3 m。通过现场工业试验,采场作业安全,矿石回采率提高了7.31%,贫化率降低了7.66%,经济效益显著,可实现该类矿山安全高效开采。     

残留矿柱回采及监测点布置的研究*

采用有限差程序FLAC^3D对天马山黄金矿残留矿柱进行回采模拟,对矿柱进行不断的模拟开挖,直至顶板岩层发生破坏。当顶板发生破坏时,其位移发生突变,计算不收敛。因此,将监测点位移是否突变、计算是否收敛作为顶板破坏的判据。依据回采过程中围岩应力和位移的变化规律,将布设现场监测器与数值模拟的结果相结合,能够对监测点的布置进行有效优化和为预报采空区突然塌陷提供理论判据,从而提高现场监测的针对性和准确性。得出结论：①破坏首先从采空区顶板开始,该区域是围岩位移最敏感处,可作为位移突变判据的监测点,是多点位移计布置的优选位置。②矿柱回采结束后,位于采动影响范围顶部的岩层引导着应力向采空区端部区域转移,随着采空区暴露面积的增加,其端部的支承应力随之增大,但当采空区顶板岩层发生破坏时,空区顶板应力向支承压力区转移的路径发生阻断,破坏后的采空区顶部岩体重力不再向其端部传递,支承压力区的压力出现下降的趋势,表现为应力反弹现象,这种现象为现场应力监测进行采空区突然塌陷预报时提供了理论判据,因此,在采空区端部区域布置应力传感器优于其它位置。     

缓倾煤层采空区上覆岩体变形特征物理模拟研究

以贵州马达岭滑坡所在的自然边坡为原型,通过框架物理模型试验,研究了缓倾煤层采空区上覆岩体沿岩层走向方向的变形过程,分析采动滑坡变形破坏机制。研究结果表明：煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面。     

大采空区灾害控制技术的数值模拟

不少金属矿山由于前期民采在井下遗留下大小不一的众多空区,其中某些采空区体积多达数万立方米,暴露面积达数万平方米,是造成大规模冲击地压及塌陷隐患的主要诱因。为保证下部及相邻中段安全回采,提出在合理水平实施废石充填,形成应力隔离层。以某金矿为例,采用数值模拟手段研究了大采空区充填前后围岩应力及剪应变增量情况。分析计算结果表明,充填处理后,大采空区围岩应力集中程度明显减小,拉应力区域相应减少且值较小,剪应变增量值减小且剪应变增量区域不贯通,安全隐患得到消除。