采空区顶板高位定向钻孔抽采技术研究

为解决上隅角瓦斯超限问题,利用定向钻进技术轨迹可控、覆盖区域广等优越性,布置顶板高位定向钻孔抽采采空区瓦斯;通过数值模拟寺河矿E5302工作面工作面顶板破坏规律,得到距回风侧75 m范围内不同位置张拉破坏高度关系式,确定采空区顶板高位定向钻孔布置层位为距顶板垂直距离30~45 m;结合现场试验,回采期间上隅角瓦斯浓度控制在0.4%左右,保障了回采期间安全。     

浅埋大采空区残矿回采上覆岩层及井筒稳定性研究

为了保证浅埋大采空区残矿回采上覆岩层、井筒的稳定性以及矿区上方宿舍、设备和人员的安全,以朝不楞矿区为工程背景,在前期勘探取样、现场测试和室内力学实验的基础上,分析了矿体采空区顶板和井筒的破坏机理,基于H-K体建立了矿体采空区顶板流变力学模型,为残矿回采提供了理论依据;并且采用FLAC^3D数值模拟软件,分析残矿回采上覆岩层和井筒的应力、位移变化规律。研究表明：Ⅲ区回采后,上覆岩层最大拉应力为0.13 MPa,最大位移为1.6 mm,井筒最大拉应力为5.9 MPa,最大位移为0.2 mm,均满足限定标准。该研究成果可为浅埋大采空区残矿回采提供参考。     

沿空巷道上方顶板侧向破断研究与应用

山西某矿N2103工作面留设8 m窄煤柱进行综放高强度开采,为了研究煤柱上方顶板相对煤柱破断位置,基于弹性地基梁理论建立了顶板侧向破断理论判据,并根据顶板抗拉应力与其对应位置的弯矩成正比,确定顶板在距采空区边缘5.6~7.4 m位置处破断。由工业性试验可知,理论计算结果与现场钻孔窥视结果吻合性较好,表明该力学模型能够很好地对沿空巷道顶板破断位置进行预判,为沿空巷道煤柱宽度的安全设计提供依据。     

卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度研究

地下采空区给露天生产带来了极大的危害,采空区顶板安全厚度的确定是露天生产的重要安全保障。为了研究卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度,通过对矿山原有采矿技术条件和地质资料的分析及现场实地测量和调查并结合钻孔探测等手段,确定了露天矿下采空区的分布情况。以此分析地下采空区与露天境界空间关系并对露天边坡危险区进行区划,利用理论计算和数值模拟手段对最危险区域的采空区顶板安全厚度进行研究。结果表明:在最危险区域范围内,对不同采空区范围,不同位置的采空区进行模拟结果分析,露天开采的采空区隔离层安全厚度为16m(2个台阶高度),采空区对露天开采的影响较小。     

基于DIMINE-MIDAS/GTS的采空区稳定性分析

随着矿山的开采,形成大量的采空区,采空区的存在严重威胁井下作业人员安全,并影响企业的长期发展。为了保障安全生产,采用室内试验、数值模拟等技术手段针对南川河石灰岩矿井的地下采空区进行了稳定性分析。在室内岩石力学试验基础上,根据Hoek-Brown准则及其强度参数的估计法,对该矿的岩石力学参数进行折算,利用大型三维矿山软件DIMINE建立有限元三维数值模型,结合有限元数值分析软件MIDAS/GTS进行矿山开采及采空区稳定性有限元数值模拟分析。得出结论:老采空区顶板出现拉应力破坏,局部最大拉应力为2.27MPa,易发生冒顶片帮事故;13号矿柱产生主应力集中,处于压应力破坏;采空区周边矿柱仅有少量单元发生塑性破坏,塑性区主要存在于采空区顶板;地表位移沉降较小,矿山采空区基本处于稳定状态。     

某石灰石矿采空区稳定性分析

某石灰石矿经过多年不规范开采,目前井下已形成了约41万m3的采空区。采空区的存在势必影响到矿山下一步的开采。在现场调查的基础上,采用经验公式对矿柱的安全系数进行了计算,采用平面弹塑性有限元方法对采空区整体进行了分析模拟,分析表明,该矿采空区目前的稳定性较好,不会有大面积的地压灾害发生。最后对矿山提出了一些安全对策措施。     

采空区顶板高位定向钻孔差异化布置与抽采效果分析

为解决高瓦斯矿井采空区上隅角瓦斯超限问题,基于回采工作面回采过程中顶板破坏规律,结合顶板高位定向钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯治理技术原理,提出采空区顶板高位定向钻孔差异化布置。通过数值模拟寺河矿E5302工作面顶板破坏规律,得到距回风侧煤壁90 m范围内不同位置张拉破坏高度关系式,为高位定向钻孔在回采面回风侧横向一定范围内差异化精准布置提供参考依据,确定采空区顶板高位定向钻孔布置层位为距顶板垂直距离30~45 m;现场试验期间,差异化布置顶板高位定向钻孔抽采瓦斯浓度高、流量稳定,整体抽采效果较好,有效抽采瓦斯时间达50 d以上,在抽采稳定时期钻场钻孔平均纯瓦斯抽采量达15.5 m~3/min,上隅角瓦斯体积分数控制在0.44%左右,保障了矿井回采期间安全。     

大红山铁矿Ⅱ-1头部采空区精细探测与稳定性分析

为加强大红山铁矿采空区的安全管控,采用多手段三维激光扫描方法,对大红山铁矿Ⅱ-1头部采空区进行了精细探测。建立了采空区及其相邻巷道的三维实体模型,并采用Surpac—Midas/GTS—FLAC3D耦合建模与数值模拟方式,对采空区进行稳定性数值分析。结果表明:大红山铁矿Ⅱ-1头部大矿体采空区顶板容易冒落。研究为大红山铁矿采空区安全隐患治理提供数据支撑。     

某石灰石矿隔离矿柱厚度的确定

根据对某石灰石矿的现场工程地质调查、评价以及室内岩石力学实验等,确立了该矿的岩体力学参数。采用三种理论方法以及数值模拟技术对该矿的隔离矿柱厚度、目前采空区及下步采场的稳定性进行了分析,得出该石灰石矿采空区下开采的结构参数为矿房15 m,房间柱12 m时,维持该矿上下分层稳定的隔离矿柱厚度应在12 m以上。     

毛家庄冲沟近距离煤层开采矿压显现规律研究

毛家庄煤矿5#煤赋存条件特殊,距离4#煤层房柱式采空区仅4m左右,地表为凹凸不平的冲沟地貌,在5#煤工作面回采过程中,矿压显现异常,多次出现来压剧烈、顶板整体切落,裂缝贯穿至地表,频繁造成支架等设备被压死现象,严重影响了回采工作的安全高效进行。为解决上述难题,首先初步分析矿压形成机理,认为矿压受采空区煤柱及地表冲沟的双重影响,然后利用相似物理模拟试验进行验证,给出相应解决对策,经现场工业性试验,效果良好。     

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。     

下层采空区跨度对采空区顶板稳定性影响分析

针对齐大山北采区发现的双层采空区,为了分析其稳定性受采空区空间结构的影响规律,在双层采空区正上方进行不同下层采空区跨度的爆破数值模拟试验;在下层采空区的跨度由20m增大到30m的过程中,分析了下层采空区顶板中部与两侧的节点峰值振速和单元有效应力,发现下层采空区顶板中部受爆破荷载扰动较大;计算下层采空区顶板的剪切安全系数和拉裂安全系数,发现下层采空区跨度增大,其顶板稳定性减弱。     

铁矿山采空区顶板安全厚度数值模拟

介绍了当前空区顶板安全厚度的研究现状,以齐大山铁矿为背景,利用FLAC3D和RFPA软件分别对地下隐伏采空区在载荷作用下的顶板稳定性进行分析,模拟了载荷作用下的顶板安全厚度与跨度之间的关系。计算结果显示:齐大山铁矿顶板的安全厚度与地下空区的跨度近似呈线性关系,实际工程中应以顶板最小厚度1.3倍的安全系数考虑。为推断齐大山铁矿顶板矿柱的安全性提供了理论指导。     

基于K.B.鲁佩涅依特理论的露天坑下采空区算顶板安全厚度计算

对三道庄露天开采境界内采空区的顶板岩体进行了受力分析。采用K.B.鲁佩涅伊特理论计算方法及假设条件,建立了采空区顶板岩体力学模型。应用MATLAB数值模拟软件,建立了安全系数K=1.3时不同采空区跨度与顶板安全厚度之间的对应关系,对指导该矿露天开采的安全生产具有重要的意义。     

湖北某矿采空区稳定性论证

针对湖北某矿采空区问题,在进行现场工程地质调查和室内岩石力学实验的基础上,利用Mathews稳定图法和有限元分析方法对其稳定性进行了论证,得出顶柱暴露面积应控制在600~900 m2之内等基本结论,为指导矿山安全生产提供了科学依据。     

东沟钼矿采空区顶板最小安全厚度确定

应用三维有限元数值模拟法,对东沟钼矿井下采空区顶板最小安全厚度进行了计算研究,确定了不同跨度下采空区顶板最小安全厚度,为采空区综合治理以及露天安全开采提供了理论依据。     

基于Mathew稳定图的采场顶板持续冒落临界阀值研究

采场顶板的稳定性关系到矿山安全生产及经济效益,同时也是选择采矿方法和地压控制方法的主要依据之一。通过采场顶板冒落规律的研究,针对香炉山钨矿目前采空区特点及范围,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并由此反算得出不同采场跨度下的顶板临界暴露面积阀值,为矿山安全开采提供了重要的基础资料和依据。     

地下空区顶板破坏特征物理实验及数值模拟

针对地下空区充填后难以接顶引起顶板破坏并导致地表沉陷的问题,采用物理相似模拟和数值模拟的方法从破坏形式、应力等方面研究了地下空区顶板的破坏变形规律,并对空区顶板内部进行位移监测,降低了单一因素影响的偏离性,提高了空区顶板稳定性评价的合理性。通过物理实验发现：地下空区顶板在垂直加载下,随荷载增加,裂隙首先出现在顶板中心区域,并逐渐向侧帮发育,直至模型彻底破坏;通过数值模拟实验发现：中央区域存在拉应力集中区,该区域最容易破坏;通过监测结果发现：随载荷增加,顶板周端位移较中央部位更小,越接近顶板中心,顶板的位移量差值越小。将物理实验、数值模拟实验与监测结果进行对比,三者吻合较好。研究结果对地下空区处理、地下开采方法及矿柱的留设具有指导意义。     

FLAC 3D与RG井下录像系统在复杂采空区处理的应用

结合排山楼金矿空区的复杂现状，应用FLAC^3D建立数值分析模型，运用FISH语言编程使模型地表与矿山实际相拟合，模型充分反映了地表、井下空区的现实状况。并根据空区围岩的位移、应力模拟结果，分析了围岩的稳定性。虽然模型显示应力向着有利于岩石材料高抗压的似拱形发展，但从顶板安全系数较低、间柱应力集中、岩体时间效应、井下开采扰动等方面综合分析，得到空区围岩的稳定只是暂时稳定的结论。所以，空区暴露面积不宜扩大，应立即采用RG井下录像系统对顶板岩体跟踪监测，为生产提供客观依据，实施RG监测强采。