海底探矿安全监测监控技术在三山岛金矿的应用

三山岛金矿是我国非煤矿山真正意义上的首家海底采矿矿山。随着矿山海底探矿、凿岩生产、深部地压应力的释放等原因,从而导致岩体破裂,发生各种微震、岩爆等现象,对正常生产产生影响。矿山通过引进完善配套的海底探矿安全监测系统,对矿区的实际开采安全状况进行实时监测,再合理科学地进行后期分析,确定微震、压力及水害事故预防措施,最终实现矿区安全高效开采。     

微震监测技术在矿产采空区监测中的应用

根据某铁矿深部矿体的开采技术条件和采矿方法的实际情况,通过合理布置微震监测探头、收集数据并进行理论分析,研究找到了该监测区域内的地压活动规律,且用于指导安全回采矿体。     

基于微震监测技术的断层突水预警预测研究

三山岛金矿是山东黄金集团有限公司的主要矿山之一,目前已进入深部开采,开采深度已超过1000m。随着开采深度的增大,地质条件恶化,大量地下水涌出,断层突水问题严重影响井下安全生产。介绍了微震监测技术的基本原理,针对矿区特有的水文地质条件及生产情况,布置适合监测金矿生产安全的微震监测系统;基于对监测结果的系统分析,研究断层突水预警技术思路;对监测微震事件与水量监测结果进行对比、分析其内在的联系性,为通过微震对矿区存在的断层突水危险进行判别提供技术支持。通过研究实现了深部开采的突水监测和预警。     

金青顶金矿床深部成矿规律及找矿前景分析

金青顶金矿位于胶东隆起东部、牟平-乳山金矿成矿带中部,矿石类型以含金黄铁矿石英脉型为主,矿体以陡倾状产出,矿石垂直分带特征明显,延深大于延长。矿床开采已有近40年的历史,现已进入严重资源危机状态。通过对控矿条件和矿床特征进行分析研究认为,属于与花岗岩在成因和时、空分布上有关的中低温热液石英脉充填型金矿床。矿体成矿规律分析表明,金青顶金矿深部找矿潜力较大。     

某深井矿山岩体稳定性监测与评价

某矿山经过多年开采,目前已经进入深部采掘阶段。在采掘的过程中出现了岩爆等岩体动力灾害,同时存在盗采活动扰乱矿山正常开采秩序,威胁井下作业人员和设备安全。为了最大限度降低由井下岩爆、盗采活动造成矿山安全隐患,采用微震监测技术实时监测岩爆等岩体动力灾害孕育、演化的过程,并定期进行岩体稳定性评价,指导矿山安全生产。     

三山岛金矿海底开采井下沉降特点及影响因素浅析

三山岛金矿新立矿区是我国首例实施海底开采的金属矿山。为了研究新立矿区井下矿体围岩变形破坏特征,以与矿体走向垂直的55号勘探线为监测剖面,通过布设井下四等水准监测系统,对55号勘探线剖面内不同深度开采中段巷道顶板围岩的垂直位移进行了长期监测。分析结果表明：（1）海底不同深度各中段矿体开采引起的变形均表现为对上盘岩体的影响范围大,而对下盘岩体影响范围小,越靠近矿体（或控矿断层F1）部位,顶板围岩的下沉量越大;（2）各中段的累积沉降量曲线总体上表现为不对称漏斗形,其中较浅部的-200 m中段与-240 m中段累积沉降量曲线底部较为平缓,呈近似“锅”状,而深部的-320 m、-400 m、-480 m和-600 m中段沉降曲线呈“漏斗”状;（3）新立矿区矿体厚度、开采深度、开采强度、围岩岩性、围岩岩体结构以及充填效果是影响海底倾斜矿体开采围岩变形的因素,其中,矿区内控矿断层F1的存在直接影响围岩变形曲线的形态。     

采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15 m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14 m.      

辽西柏杖子金矿控矿规律及成矿模式探讨

柏杖子金矿是我国冀东—辽西金成矿带上典型的岩浆热液型金矿,经过多年持续开采,该矿山保有资源量逐渐减少,因此,系统地开展矿区控矿规律研究工作,对于合理布置探矿工程以及增加矿山资源储量具有重要意义。通过总结柏杖子金矿成矿地质条件,结合野外地质调查,认为矿区金矿体主要受柏杖子岩体和构造系统的联合控制。其中,岩体内部的原生节理—叠加断裂和岩体外部的断裂共同控制着脉状矿体,NE向含矿构造组与NEE向含矿构造组交会部位金矿化较发育,易形成蚀变岩型厚大矿体。通过综合研究,建立了矿区成矿模式,认为柏杖子金矿的成矿地质体为深部隐伏岩体,推测该矿区深部可能存在斑岩型矿体。矿区西南部苗金沟浅部新发现了石英细脉型矿体,推测深部存在类似柏杖子岩体内的石英脉型矿体和蚀变岩型（细脉浸染型）矿体。     

山东金青顶矿区地压控制方法研究

针对金青顶矿区地下开采过程中出现的强烈的地压活动,详述了金青顶矿区地压的控制方法,解决了井巷受压破坏和采场沉帮冒顶的难题,取得了很好的经济效益和社会效益。     

红透山铜矿地压监测系统建立与应用

红透山铜矿是我国目前开采深度最大的有色金属矿山之一,地压灾害显现严重。从20世纪90年代的简单监测到现在的微震监测,红透山铜矿一直不懈努力地研究地压显现规律。本文针对红透山铜矿岩爆等地压灾害频发现状,建立红透山深部地压微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续实时监测,并结合监测数据实际分析深井硬岩矿山岩爆发生规律。     

一维卷积神经网络特征提取下微震能级时序预测

微震能级随时间发生变化,高能级微震事件与冲击地压有良好的对应关系,为预测矿山微震能量时序变化,基于一维卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）,建立微震能级时间序列预测模型;通过模型训练,实现以前十次微震事件的能量级别作为输入来预测下一次微震事件的能量级别。由于微震样本数据类间不平衡问题,导致模型测试时将106能量级别的微震事件全部判断为105能量级别的微震事件,为进一步提高模型对106能级微震事件预测的准确率,对模型进行改进并使用混合采样方法训练改进后的模型;利用砚北煤矿250202工作面微震能级实测部分数据,改进后模型的总体测试正确率达到98.4%,其中106能量级别的微震事件测试正确率提升到99%。将模型应用于砚北煤矿250202工作面进行微震能级时序预测,模型的预测正确率整体达到93.5%,且对高能级微震事件的预测正确率接近100%。      

海底倾斜矿体开采沉陷预测研究

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山，其对开采技术的要求较高，海下开采遇到了严重的安全问题，其中海底移动变形对采矿安全造成重大威胁。金属矿开采所引起的覆岩移动和变形是一个复杂的力学问题，掌握采空区覆岩体采动岩体移动规律和实现对覆岩沉陷的有效预测是新立矿区亟待解决的重要课题。通过对新立矿区井下55线各中段石门巷道顶板位移进行监测，得到了充填法开采倾斜金属矿体的覆岩移动和变形特征。在此基础上，提出了倾斜金属矿体充填采矿法引发覆岩内部移动和变形的悬臂梁机制。最后，通过分析顶板位移监测数据和位移曲线特征，提出了倾斜矿体充填法开采覆岩沉陷预测的轮廓函数方法。该方法由几个指数函数组成，采用该方法得到的沉陷预测曲线与实测结果十分接近，预测准确率都在85%以上。该研究结果对海底矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

矿山微地震活动时空分布

利用最短距离聚类法对某矿山微地震活动的时空分布进行了分析,结合现场采掘计划,有效识别了井下地压活动区.通过建立各活动区内微震参数时间序列曲线,研究了局部围岩的应力变形规律,探讨了岩体失稳的前兆规律.结果表明:研究期间井下各微震聚集区相互孤立,采掘活动不会引起大范围的地压活动;微震累计事件数及累计能量时间序列曲线出现由平静突然增大时表征了岩体内累积应变能的突然释放,预示围岩稳定性的劣化.根据研究结果,最终建立了基于微震监测技术井下岩体稳定性研究的一般模式.      

黄土坡铜锌矿微震监测技术应用与灾害预警方法研究

黄土坡铜锌矿位于新疆哈密地区,采用地下开采方式开采矿石,该矿山附近存在另外一家矿山企业,2个矿山同时产生的开采扰动使得该矿山面临着复杂的地压环境。为了对黄土坡铜锌矿井下多处采空区附近的地压灾害进行预警,引进微震监测系统,对采空区周边及生产作业区域围岩稳定性进行实时监测。采用优化的台网布设方案改善微震监测系统的性能,并在微震信号自动识别技术的基础上,对地压活动进行实时分析,保证分析结果的时效性。基于微震监测多参数分析方法,结合一次现场真实地压险情提出了一套微震监测地压灾害预警分析方法,该方法能够实现地压提前预警,给矿山人员提供了逃生时间,在地下开采矿山地压监测中具有推广意义。     

不同埋深灰岩岩爆倾向性及声发射特征试验研究

通过开展不同埋深灰岩的常规单轴试验,获取灰岩破坏过程中的应力—应变曲线和声发射时域特征参数。利用弹性能量指数W_ET、变形脆性指数K_ε和线弹性能W_e指标,判别不同埋深灰岩岩爆倾向性。通过分析灰岩破坏过程的声发射特征参量及其变化规律,建立了发生岩爆的前兆信息特征。结果表明：随着埋深梯度递增,岩石岩爆倾向逐级增强,当埋深达1 000 m以上时,灰岩具有强岩爆倾向;不同埋深灰岩受压破坏过程中声发射累计能量—时间变化曲线可划分为平稳、增长和破坏3个阶段,随着灰岩岩爆倾向逐级增强,岩爆破坏释放的能量越大;各埋深灰岩试样主频主要为90~180 kHz的低频带,同时中等和强岩爆倾向具有270~330 kHz高频率次主频;各埋深梯度下灰岩声发射能率分形特征与其内部裂隙演化规律具有一致性,不同埋深灰岩岩爆倾向性由弱到强的分维值演化模式按“升维—波动—降维”到“平稳—降维”演化。研究结果可为深部开采预警岩爆提供理论依据。     

基于区域性微震活动的深部采场稳定性分析

红透山铜矿是我国开采深度最大的金属矿山之一,地压问题突出。为分析深部采场稳定性和预防围岩破坏,在红透山铜矿-707中段47采场建立了中科微震高精度微震监测系统,经人工爆破检验,在采场多空区条件下系统定位精度满足矿山生产要求。实时监测结果表明：（1）采场围岩应力调整较快,大型爆破后未发生微震活动明显增加的情况,小爆破和出矿活动等现场作业与微震活动具有正相关性;（2）47采场开采过程中微震活跃区主要位于3502川、出矿口、-707主巷道和采场内部靠近通风井2等附近,现场踏勘发现,前3个区域在不同程度上存在明显的动力型破坏情况,与监测结果相符;（3）按区域进行围岩稳定性分析,有利于探究微震活动与大型爆破、小爆破和出矿活动等现场作业的关系,分析围岩破坏主导因素。     

深部硬岩可切割性及非爆机械化破岩实践

为了系统地认识应力条件、矿岩特性和破岩参数等因素对深部硬岩截割特性的影响,梳理并总结了以往关于深部硬岩截割特性室内试验及非爆机械化破岩现场实践工作。根据3种应力环境对镐型截齿静态和动静组合破岩特性的影响,结合构建的截齿破岩峰值载荷理论及回归模型,发现硬岩在较低围压或无围压条件下具有安全高效的破碎表现;根据高单轴围压下截齿破岩扰动诱发岩爆的过程和机理,揭示了采矿过程中由开采扰动诱发高应力矿柱岩爆的发生机制;基于加卸荷诱导损伤、预切槽和预钻孔等人为诱导缺陷对镐型截齿破岩特性的影响研究,得到人为诱导缺陷可有效提高硬岩的可切割性,获得了改善硬岩可切割性的成套方法;现场试验了多种机械化破岩方法,提出了基于应力解除和动静组合破岩的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺。研究结果可为深部硬岩矿体非爆机械化规模开采提供理论基础和现场实践经验。     

深井矿山岩爆的预测预报及其防治技术

在深井矿山中,岩爆的发生极大地威胁着井下人员设备材料的安全,对岩爆的预测预报变得越来越重要.文中在总结国内外学者在岩爆研究成果的基础上,对岩爆的发生机理及其常用岩爆判据进行研究分析,指出当前的岩爆判据大体上都是围绕着岩体的物理力学性质、受力状态以及储能情况等3个方面进行研究分析的. 利用单一判别指标进行岩爆预测会存在一定的局限性,应综合考虑多种判别指标进行岩爆的预测预报. 最后介绍了实际矿山中几种常用的岩爆预测预报方法及其防治技术,对矿山岩爆的预测预报及其防治具有一定的指导作用.      

玲珑金矿微震监测台网布设优化

微震监测系统的方案优选涉及多个指标，为简化方案优选流程，利用主成分分析法（PCA）构建了微震监测台网综合优化分析模型。首先，基于玲珑金矿大开头矿段微震监测系统构建和运行阶段矿山的实际情况，从经济和技术条件2个方面选取了8个指标构建了综合评价指标体系。在进行模型解算后，用2个新的综合指标（主成分）替代了原始的8个指标，这2个指标包含了原始数据91.9%的信息量。最后以信息贡献率作为新的综合指标的权重系数，计算各方案的综合评价值，优选出方案Ⅲ综合性能最好。