佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

哈图金矿的充填技术

为解决哈图金矿深部开采地压控制及老空区围岩逐渐闭合破断的问题,通过基础试验与充填系统设计及技术研究,在日常采空区充填的过程中也对以往空区进行充填,解决了充填相关问题,通过一段时间的充填生产,部分破坏严重的采空区陆续充填后,地压得到明显控制,老空区围岩的弱化得以消除,保障了生产安全。     

深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究

基于FLAC3D对马城铁矿深部大采场开采及回填过程中,围岩与充填体的稳定性进行数值模拟计算,并通过现场工程试验进行了验证。研究结果表明:(1)一步回采后,矿房出现顶板下沉和底鼓现象,间柱顶底板处应力集中明显,最大应力达到36.45 MPa,围岩局部呈塑性破坏;二步回采时,矿柱位置应力集中加剧,最大集中应力达到69.35 MPa,顶板最大位移15.01 cm,空区部分围岩呈失稳状态。(2)一步回采胶结充填后,胶结充填体对空区围岩起到了支撑作用,在一定程度上恢复了围岩三向受力状态,矿房顶底板应力集中程度减弱;二步回采尾砂充填后,充填体进一步抑制了空区塑性区的发展,围岩受力分布相对均匀,顶板位移与之前相比基本不变,顶底板变形得到了有效控制,保证了深部大采场开采的安全性和可靠性。     

考虑采空区矸石非均匀充填影响的倾斜煤层沿空留巷稳定性分析

倾斜煤层开采后，由于采空区顶板冒落矸石在重力作用下向下运动堆积充填采空区，使得倾斜煤层沿空留巷矿压显现规律与水平煤层不尽相同。为研究倾斜煤层采空区矸石非均匀充填对沿空留巷围岩稳定性的影响，以四川龙门峡南煤矿3131运输巷为工程背景，对采空区垮落矸石充填分区长度进行量化，并采用双屈服模型反演得到采空区矸石分区压实特性参数；并以此为基础建立数值计算模型，重点研究了倾斜煤层沿空留巷全服务周期内围岩应力场环境和塑性区分布形态的演化特征，以及承载状态下巷旁充填体的应力状态和支护性能。研究结果表明：3131工作面采空区的充填压实区、完全充填区以及部分充填区的倾向长度分别为57.20、72.18、10.62 m；对于考虑采空区分区压实特性的倾斜煤层沿空留巷而言，其工作面前方支承压力和采空区残余支承压力沿煤层倾向随深度增加而增大；相比于一次采动，二次采动时工作面前方支承压力峰值和影响范围明显增大，侧向支承压力集中程度也明显提高；留巷阶段采空区垮落带矸石对巷道顶板岩层具有一定的支撑作用，侧向支承压力有明显的应力集中；受重复采动影响，两帮塑性区破坏范围发生顺层扩展现象，且巷道顶板与采空区顶板的塑性区相贯通...     

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。     

矿房采矿法的安全保障措施

用矿房采矿法开采围岩坚硬稳固的矿体时形成空区,矿房采完后此空区应当用充填料充填或者用上部采空区转放的冒落废石充填。采空区容积常达数万甚至数十万立方     

司家营铁矿急倾斜厚大矿体大规模空场嗣后充填开采数值模拟

针对规模化开采急倾斜厚大矿体的可靠性问题,将司家营南区矿体划分为两步矿房,采用空场嗣后充填法进行间隔开采,采取胶结充填一步矿房采空区、全尾砂充填二步矿房采空区,运用离散元软件UDEC对分步开采进行了数值模拟计算。结果表明：矿房回采充填过程中顶板岩层内存在承压拱结构,其拱失f近似等于回采水平总跨度L,充填体能够与矿房矿柱及围岩协同维稳;矿体上下盘出现了高应力集中现象,为40~50 MPa,一步胶结充填体承压近15 MPa,且顶板沉降0.5~2.0 m,地表沉降0.2~0.28 m,以及在第四系、风化带交接处及风化带内部衍生出1处高压应力集中区和长带形主拉应力区。根据上述分析,需在矿房回采前对顶板及上下盘围岩进行联合支护,且应对地下水和断层裂隙带以及矿房顶板和地表进行监测,确保矿山安全开采。     

大型地下采空区稳定可靠性分析建模方法探讨

把地下矿山因开采而形成的大型采空区改建为尾矿库,是处理采空区的有效方法。在把采空区改建为尾矿库前,需要对空区围岩进行稳定可靠性评价。但空区围岩稳定可靠性评价不能采用普通结构的模型。本文分别从围岩系统和围岩地表环境出发,对它的建模方法进行了探讨。     

基于空区与塌陷区关联分析的露天开采安全评价

通过对罗恩延长部塌陷坑实地调查分析，对采空区原来地下开采技术资料进行整理并开展了补充探测工作，基本掌握了罗恩延长部塌陷坑和采空区的形态。在此基础上，重点对罗恩延长部地下硫化矿开采后空区赋存条件下的上覆岩层移动变形范围进行了整体分析，通过分析空区上部岩层移动变形范围与地表实际塌陷范围的相关性，表明地下采空区上覆围岩已出现不同程度的沉降变形，且采空区顶板岩体及上端部围岩均出现过不同程度的垮塌，加之上覆岩体松散破碎，垮塌岩体能够实现对原有采空区的有效充填。研究表明：该区域存在大范围采空区的概率极小，在地表氧化矿开采过程中通过对关键区域采取必要的超前探测等安全保障措施后即可进行正常开采。     

基于FLAC~(3D)的深部大规模开采围岩稳定性分析

以马城铁矿-900~-720 m阶段V矿体开采为研究对象,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对其充填开采过程进行模拟研究得出:开挖后矿房肩角及顶板中间处出现应力集中现象,且随着相邻矿房开采,矿房顶板、上盘围岩、矿柱位置出现不同程度的以拉伸为主的破坏现象,塑性区呈不断增大的趋势;通过尾砂胶结充填,矿房围岩应力重新分配,原有矿房顶底板、两帮及矿柱集中应力减小,受力呈均匀分布趋势发展,顶板沉降和底板底鼓受到抑制,塑性区破坏减小,尤其是充填体周围的塑性区没有增大,说明充填体抑制了塑性区的发展,充填对采空区围岩变形控制效果显著。     

地下矿山高阶段采场回采工艺技术研究

安庆铜矿主体采矿方法为高阶段大直径深孔回采嗣后充填采矿法,分矿房、矿柱两步骤回采,采空区实行嗣后充填。采场回采高度近120m。文章就安庆铜矿矿区、岩体特性,采矿方法进行了阐述,重点就高阶段采场结构参数,充填体稳定性等关键技术问题及相关回采技术措施进行分析、研究。     

锡铁山铅锌矿424及430采场间柱回采方案研究

锡铁山铅锌矿424采场矿房爆破失败,顶柱塌落,致使间柱两侧空区内充满废石,间顶柱20多万t高品位矿石无法按原计划爆破,后改用有底柱分段崩落法回采间顶柱,获得了成功。最大限度回采了间顶柱矿量,减少了二次贫化和损失,也为矿山应用新的采矿方法开创了一个良好开端。     

特厚煤层小窑采空区充填复采技术研究与应用

为了保证包含小窑采空区的工作面实现正常推进、安全回采。采取先充后采充填复采技术,先用无机材料对小窑采空区进行注浆充填处理,根据工作面与小窑采空区位置关系在小窑采空区内部形成一个截割层和关键承载层,使其能够在工作面通过小窑采空区时维护回采工作面顶板和煤壁区围岩的稳定,然后布置正规综放工作面进行回采。根据复采过程中小窑采空区关键承载层力学结构,基于重物低速冲击板结构力学模型,采用机理分析与理论计算等方法对小窑采空区注浆充填机理、小窑充填区域承载关键层的稳定性进行系统分析,得出维护采面顶板和煤壁区围岩稳定的关键承载层强度和厚度参数。采用分层注浆充填技术构筑一定厚度的关键承载层能够维护采面推过小窑采空区时顶板和煤壁区的稳定。     

高档普采在薄煤层工作面应用的优势与效果分析

2009年朱村矿开始使用高档普采设备,回采1.0～1.4m的薄煤层,同时利用膏体充填法充填采空区,工作面单产比炮采工作面提高了3倍以上.本文讨论高档普采在薄煤层工作面应用的优越性,重点分析如何通过生产管理来发挥高档普采的优势,最后提出了采用高档普采后的效果,为资源枯竭的矿井开辟了新的发展道路.     

塌陷空区治理及稳定性分析

毛坪铅锌矿在采矿活动中,地下空区发生了垮塌,导致矿区地表边坡出现多处塌陷坑及裂缝,危及了地表的安全,影响了井下矿体的回采。对山坡坍陷开展工程地质调查,并分析其成因,提出井下塌陷空区采取充填及封闭处理,对地表塌陷坑进行高、低压注浆加固固结充填体,并清理地表危岩。采用数值模拟的方法,进行了空区治理前及空区治理后的稳定性对比分析。分析结果认为矿山采用的治理方法能够保证矿山地表稳定,保障矿山深部矿体的安全开采。     

某矿采空区矿柱应力分布规律的测试研究

本文通过现场实测，研究了某矿山采空区矿往中的应力分布规律，并据此对空区矿柱的稳定状况和安全性提出了评价，为该矿今后的安全生产，矿柱加固和设计参数的调整提供了可靠的科学保证。     

铁门坎断层对充填法回采地下采空区稳定性影响研究

为研究断层对地下采空区充填法回采的影响,以大冶铁矿铁门坎采区为例,通过数值模拟方法,建立不考虑断层与考虑断层影响的2种分析模型,对比分析了2种工况下采空区充填回采前后的应力场、塑性区分布规律。结果表明：考虑断层的工况下,充填回采前后采场围岩稳定性状况优于不考虑断层的工况。这是因为采场与断层之间特殊的空间组合关系：采场位于断层F1、F2夹持的范围内,且未与断层相交,采场地下开采和充填回采时导致的岩体重分布应力转化为断层破碎带变形,重分布应力被部分释放。研究结果对于断层发育区地下采场的稳定性分析具有一定参考价值。     

充填散体作用下采动岩移的预测及其应用

弓长岭铁矿东南采区上含铁带应用露天开采,下含铁带应用无底柱分段崩落法开采,因开采规划不合理导致上、下含铁带平行矿体高差约300m,严重影响矿山安全生产。为保障该矿露天地下协同安全生产,提出利用上含铁带剥离的废石充填下含铁带塌陷坑。利用FLAC_^3D模拟下含铁带开采过程,并对比分析了有、无充填散体作用下的地表岩移规律及范围。结果表明,塌陷坑内无充填散体时,随着采深的增加,岩移等值线为近地表垂直的折线型,且下含铁带的开采水平低于110m时,塌陷坑上盘易出现危险变形。在开采水平为70m条件下,随着充填散体高度的增加,地表水平位移和下沉值都随之减小,且对控制水平变形的作用要比控制倾斜变形作用显著。为避免露天采场岩体出现危险变形,至少要充填160m以上的散体,为保险起见,最终确定下含铁带的极限开采水平为110m。地表岩移监测结果表明,开采下含铁带110m水平以上矿体时,利用废石充填塌陷坑,可保障弓长岭铁矿东南采区上、下含铁带的协同安全生产。     

复杂地形下缓倾斜磷矿床条带充填分区协同开采技术

如何实现复杂地形下缓倾斜矿体安全高效开采是目前亟待解决的关键问题。以宜昌某磷矿为工程背景，根据地应力不均匀分布特征构建分区采场结构，基于“协同开采”理念，提出了与其相适应的条带充 填分区协同开采技术，实现了同一盘区回采与充填协同作业。运用物理相似模拟试验方法，研究了分区协同回采过程中顶板及围岩矿柱的受力变形特征及其变化规律，探讨了分区充填过程中采场矿柱的承载机制。结 果表明：采区之间相互干扰程度较弱，围岩应力转移程度受埋深和开采步骤的影响较大；随着开采与充填的协同进行，不同采区条带上方顶板受拉与受压交错性分布；分区协同回采过程中，围岩及充填体矿柱并未发 生明显破坏，其中一步骤充填体和围岩矿柱是采场内的主要承载体，二步骤充填体的承载作用相对较弱；盘区矿柱之间及隔离间柱发生了非对称性变形。为了进一步降低充填成本，在原有协同充填模式的基础上适当 降低二步骤充填体的力学强度，并通过数值模拟方法验证了优化后采场充填模式的可行性。条带充填分区协同开采技术有助于实现复杂地形下缓倾斜矿床安全、高效、经济开采。