声发射监测技术用于采空区地压灾害预测

东河湾铁矿经过多年开采,存在采空区多、滞留时间长、安全隐患大等问题。为了在采空区发生重大地压灾害前能够提前预警,以便采取必要的安全措施,预防采空区重大灾害发生,须建立预警预报系统。以岩石力学试验及采空区有限元稳定性分析为基础,分析最易发生重大灾害的区域,确定必要的监测范围。选用国内先进的STL-12型声发射监测系统,针对危险区域建立了完善的声发射在线实时监测体系。利用室内声发射试验以及现场震动波形实测,构建了岩石声发射及其他震动波形库,总结了该矿岩石破坏过程的声发射特征。通过波形分析及时掌握了采空区围岩地压活动的声发射信息变化规律,制定了完善的预警预报制度。近2 a的现场实践表明,该系统可为东河湾铁矿采空区塌陷的预测预警提供技术支撑。     

铁矿床滞留采空区充填治理顺序优化方法

结合典型矿山滞留空区现状,采用现场调研与数值分析结合的方法,反演矿山滞留空区形成过程,在分析围岩的力学响应规律的基础上,提出了以采空区围岩应力集中等级和地表变形影响程度为主要评价因素的铁矿床滞留采空区治理顺序优化方法。得出结论：①各水平空区的形成过程中地表沉降变化明显,由开始的局部小面积沉降发展到后期的成片大区域陷落区,空区正上方位移变化最大,沉降值范围12.8~162 cm。②各水平空区围岩以压应力为主,最大值发生在空区边帮位置,暴露面积大的空区围岩出现了拉应力,应为优先处理的对象。③提出的铁矿床滞留采空区治理顺序优化方法,对金属矿山地下滞留采空区的治理、矿柱回收、深部开采方案的制定及安全生产具有重要的指导意义。     

充填体—边界介质组合体剪切力学特性与参数分析

充填体—边界介质组合体接触面的剪切力学特性与参数是研究充填采场应力分布与充填体揭露稳定性评价的基础数据。通过室内直剪试验与RFPA^3D数值模拟试验联合手段,对3种灰砂配比(1∶4、1∶8和1∶20)、4种接触面法向应力(50 k Pa、100 k Pa、150 k Pa和200 k Pa)的充填体—边界介质组合体(充填体—围岩、充填体—矿体、胶结充填体—非胶结充填体)的剪切力学特性与声发射特征、黏聚力和内摩擦角参数变化规律进行了分析。结果表明:随灰砂配比降低,充填体—围岩组合体峰值剪切强度减少,破坏模式由脆性变为延性,破坏形态由颗粒粘连、块状粘连到凸起体尖端被剪断。灰砂配比1∶4组合体发生破坏时剪切应力垂直下降,振铃计数率突然骤增,其他阶段振铃计数率相对较小。灰砂配比1∶8和1∶20组合体从裂隙压密到破坏阶段,声发射振铃计数率密集,剪切过程中有明显剪胀变形;充填体—边界介质组合体接触面的峰值剪切强度随法向应力、灰砂配比降低而减少。胶结充填体—围岩接触面峰值剪切强度略小于胶结充填体—矿体强度,胶结—非胶结充填体组合体峰值强度远小于胶结充填体—矿岩组合体,接近非胶结充...     

基于有限元法的矿柱开采稳定性分析与优化

基于武钢金山店铁矿矿柱现状,运用弹塑性有限元理论对矿柱开采可行方案进行了仿真模拟,对不同方案矿柱开采过程中围岩和地表的稳定性进行了分析。在对矿柱开采覆岩移动及地表变形规律进行总结的基础上,对金山店矿柱采用不同方案开采地表破坏区域进行了圈定,确定了合理的矿柱开采方案。     

考虑接触面倾角的充填体—围岩组合体能量特征分析

为研究充填体—围岩组合体能量特征,以空场嗣后充填采场为物理原型,将充填体与围岩系统考虑,概 化出接触面非线性特征下不同接触面倾角的充填体—围岩组合体实验室尺度模型,基于单轴压缩试验对包括 7 个角 度(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°),2 种灰砂比(1 ∶4、1 ∶8)充填体—围岩组合试块的变形、声发射特征和能量耗散特 性进行了系统分析。 结果表明:接触面倾角 0°、15°和 30°时,组合体破坏发生在充填体区域;接触面倾角 45°和 60°时, 组合体破坏发生在充填体和接触面区域,沿接触面有剪切滑移现象;0° ~ 60°组合体破坏过程声发射能率表现为多点 小幅度突增现象,累计能量曲线阶梯状现象明显。 接触面倾角 75°和 90°组合体破坏发生在充填体、接触面和围岩区 域,破坏过程声发射能率表现为“多点突增—持续增大—激增”的变化趋势,幅值数量级高,累计能量曲线平滑。 不同 接触面倾角组合体试块的弹性能和耗散能曲线在应力峰值前变化规律一致,呈非线性增加,耗散能曲线斜率随接触 面倾角增加逐渐减小。 峰后破坏阶段曲线变化规律与组合体破坏形式有关。 能量耗散率曲线呈“先增大,后减小”变 化规律,随接触面倾角变化,峰值个数和出现位置不同。 声发射累计能量和能量耗散率曲线斜率变化特征与组合体 试块破坏过程中裂隙发育、发展、贯通和失稳信息相关性好,可为组合体破裂预测提供有效前兆信息。     

超前注浆小导管支护机理与效果分析

首先对超前注浆小导管的支护机理进行了研究,然后以河北张石高速黑石岭公路隧道进口浅埋破碎段为例,采用FLAC三维数值模拟方法分别对不采用和采用小导管注浆时围岩的位移情况、塑性区范围进行了模拟,定量分析了小导管注浆法的加固效果.     

薄矿脉、低分段矿床残矿回采关键技术探讨

为研究浅埋、薄、低分段矿床残矿回收技术,以某矿山为研究背景,根据浅埋薄、低分段矿床残矿赋存条件及特点,从残矿回采原则、回采方法及工艺多方面进行了深入系统研究,形成了技术上可行,经济上合理,安全高效的薄矿脉、低分段残矿回收技术,研究结果为类似矿山残矿回收提供了参考。     

司家营铁矿露天采场炮孔取样可行性研究

文章从研究司家营矿区的地质情况出发,通过分析目前矿山现有的勘探程度和勘探手段,结合矿山的生产实际,确定炮孔取样为日常生产取样方式,并结合矿山三维技术手段,预测了矿山其它块段的地质品位。通过把预测结果与实际取样结果进对比分析,确定了炮孔取样的可行性,并在同类矿山进行推广。     

庙沟铁矿崩矿步距与进路间距的耦合优化研究

基于放出体和崩落体最大程度吻合理论,耦合优化庙沟铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距和进路间距。结合结构参数和实际体积贫化率与回收率的经验公式,推导质量回贫差的数学模型,计算不同崩矿步距的理论最优进路间距、放出体体积和质量回贫差。综合理论计算结果和工程类比法选择试验参数,进行1∶50比例尺立体模型相似模拟放矿试验,试验结果证明回贫差数学模型是可靠的,同时得出最优崩矿步距约为3.6m,最优进路间距为16.5~17m。     

黑石岭公路隧道岩爆预测研究

岩爆灾害一直是困扰大型地下工程施工的技术难题.本文以黑石岭隧道为研究背景,结合现场实际开挖方法,选取典型计算断面,采用 GTS 有限元软件模拟洞周围岩二次应力分布情况,基于陶振宇判据理论,分析岩爆产生的范围及烈度.研究结果对隧道安全施工有指导作用.