露天矿节理参数敏感性研究及边坡稳定性分析

随着新疆金宝铁矿的不断开采,一些不利于边坡稳定性地质构造被逐渐揭露,增加了边坡的不稳定性,致使现场边坡出现了多种模式的破坏,对矿山生产与人员安全造成了严重威胁。为研究该矿边坡大量揭露的节理对边坡稳定性产生的影响,首先采用三维摄影不接触测量方法测定了边坡岩体结构面的几何参数,结合工程地质条件与边坡几何要素,将边坡岩体进行了质量分级分区,根据岩石力学试验确定了各分区边坡的岩体力学参数;然后运用正交试验法,量化了节理倾角、内摩擦角、黏聚力、抗拉强度和刚度对滑坡概率的贡献程度,得到了节理参数对边坡稳定性的影响规律;最后基于有限元极限平衡法对Ⅳ-1区域边坡进行了模拟计算,并给出了稳定性评价结果。研究表明:边坡节理倾角、内摩擦角、黏聚力是控制滑坡破坏模式的主要因素,金宝矿Ⅳ-1区域边坡处于稳定状态。     

多点爆破震动速度衰减规律研究

爆破震动是引起地下矿山巷道破坏的重要原因,掌握爆破震动速度衰减规律,降低爆破震动危害,对矿山的安全高效生产有着重要意义。针对铁蛋山矿区爆破震动造成下盘沿脉运输巷道破坏严重的现状,开展了爆破震动监测工作。对于完整爆破信号数据,采用最小比例距离方法确定了多点爆破爆心距、炸药量和最大振速值的对应关系,为萨道夫斯基公式应用提供参数,并采用实例验证了该方法的可靠性。在此基础上,建立了铁蛋山矿区爆破震动速度衰减模型,获得了距离下盘沿脉运输巷道不同位置开采时所允许的最大单段药量。对矿山回采过程中的爆破参数进行了改进,不同区域采用不同最大单段药量,保证了沿脉运输巷道的稳定性和产能需求。     

排土场破坏过程及稳定性模型试验研究

设计了一套排土场模型试验装置,利用自然分选形成排土体模型,通过抬高模型一侧来使边坡发生破坏。试验结果表明,滑面近乎为直线,排土体的初始破坏位置集中在1/2～3/4高度处。初始破坏发生后,会引发上部土体的滑动,且破坏规模更大;下滑的土体从1/2高度处开始堆积,随高度降低,堆积的土体增多。下滑的土体由两部分组成,大部分为初始破坏及牵引的上部土体,少部分为下滑过程中带动的坡面土体;基础边坡角越大,破坏发生的范围越大。不同滑面反演出的φ值较为接近,平均值为33.2°,标准差为0.96°;利用反演参数计算的滑后边坡安全系数较为接近,平均值为1.12,标准差为0.015,表明此时边坡均有10%~14%的安全储备。因模拟排土料的石料干燥且粒径均匀,边坡破坏过程与前人研究结果差异较大,模型试验所得结果适用于无地下水条件的碎石边坡。     

受污染地下水中苯降解菌的筛选研究

以苯系污染物为研究对象,对微生物降解苯系污染物的机理进行了研究。通过对降解苯的菌种的分离、纯化,筛选出降解效果较好的优势菌种,并对其进行降解规律确定和菌种鉴定。     

考虑多因素的一步矿房采场跨度优化

合理采场结构参数的确定是控制地压危害、实现矿体安全高效开采的重要措施之一。不同采场结构参数的优劣由多个指标判定,而各项参数的指标优劣趋势往往不统一。针对张庄铁矿的生产实际,通过FLAC3D数值模拟,获取能量释放率、屈服率以及顶板拉应力区率,结合胶结充填率,利用层次分析法和模糊综合评判法获取综合评价指标,对一步矿房采场跨度优劣进行评价,再利用遗传算法优化出最优的采场跨度,为非等宽采场结构参数的选择提供理论基础。研究成果和技术方法可以运用于其他采用充填法开采的大型深部金属矿山。     

基于创新理论的矿山灾害应对决策技术研究

滑坡、塌陷与冒顶等矿山灾害是复杂地质系统行为突变的结果，其形成机制、时空演变规律及相互间的关系都十分复杂。灾害的主宰性测控和应对决策是通过灾害信息主动提取、信息分析处理以及融合，对灾害的状态、趋势、效应等实现主宰性测控；在准确预测的基础上实现主动应对和全维度防范。针对其主宰性应对决策技术进行了深入研究。构建了矿山灾害的应对决策技术框架，使得包括滑坡、塌陷与冒顶在内的多种矿山灾害应埘具有可操作性。     

用Mathews稳定图法与数值分析法优化充填开采矿山采场结构参数

应用空场法嗣后充填的方式进行采矿是一种高效的采矿方法,已成为特大型地下矿山采矿技术发展的一大趋势。结合Mathews稳定图法和FLAC3D数值计算方法,利用Mathews稳定图法初步选定采场结构参数,而后利用数值方法在初选方案中进行比选获得最优采场结构参数。以张庄铁矿为例,对应用阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体进行研究,分析了不同结构参数以及不同暴露面积条件下采场的稳定性,从而得出合理的采场结构参数,为阶段凿岩阶段出矿阶段空场嗣后充填法在矿山的应用和推广提供一定的依据。     

基于C-ALS的三维激光扫描技术在采空区探测中的应用

进行精确的采空区探测是进行采空区稳定性分析和治理的前提。基于三维激光扫描探测技术,采用采空区探测系统C-ALS对雅满苏地下矿采空区形态进行精确探测,建立了可视化采空区三维实测模型,获取了采空区三维形态、空间位置、空区体积、顶板暴露面积等关键信息。根据三维激光探测结果,结合3DMine矿业软件耦合建立了完整矿区现状三维模型。实践表明该探测系统能够对地下空区进行精确的全方位扫描,操作简单、安全,探测结果可为下一步采空区稳定性分析和处理方案的确定提供重要依据。     

阶段空场嗣后充填采矿法采场结构参数的岩石力学分析

从分析冶金矿山充填采矿法开采的目的入手,探讨性地说明了相关的岩石力学分析过程.提出了适用于矿山开采设计采场结构尺寸岩石力学分析方法,并通过相关矿山实例加以论述.     

基于多曲率压头的钻孔横向贯入仪研制及其初步应用

 针对深部岩土工程岩石参数获取成本高的问题,本研究借鉴压痕试验技术,研制了钻孔横向贯入仪,用于在钻孔中测定岩石的相关岩石力学参数。该设备具有便携、快捷、高效、低成本的特点。该设备通过获取4个不同曲率半径的压头在压入过程中的载荷-位移曲线,并对这些曲线进行分析从而获取岩石的相关力学参数。在大理石上进行钻孔横向贯入仪的初步应用,并在试验中引入声发射监测塑性变形的发展情况,揭示试验的压入曲线特性,从试验曲线中提取岩石的模量,通过与单轴试验结果进行对比,用钻孔横向贯入仪试验曲线提取的模量介于单轴试验的割线模量和弹性模量之间,并且与割线模量较为接近。认为钻孔横向贯入仪的试验结果可以代表现场岩石的力学参数,可供工程参考。