深孔爆破成井技术在三道庄钼矿的试验与应用研究

洛钼集团矿山公司三道庄矿区由于历史原因,露天开采境界地下内存在的采空区已危及矿山公司的正常安全生产,阻碍了洛钼集团可持续发展。为解决这一重大问题,经过充分调研和多方论证,认为深孔一次爆破成井技术是解决此类采空区难题唯一的经济上合理、技术可行、安全可靠的手段与途径。深孔爆破成井实现与采空区顶板的贯通,使采空区边岩稳定,顶岩暴露面积缩小,确保了采空区的稳定;保证了台阶正常推进。     

基于现场监测与数值模拟的浅层采空区稳定性分析

隐患采空区是目前影响露天开采矿山安全生产的主要危害源之一。随着台阶开采的不断剥离,露天开采境界内各台阶与地下空区群的隔离层厚度越来越薄,随时有可能发生采空区顶板坍塌事故。考虑到露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征,以弓长岭露天铁矿浅层采空区为工程背景,运用现场监测和数值模拟相结合的手段综合分析了浅层采空区的稳定性。将液体静力水准地表沉降监测系统的监测数据与FLAC数值模拟结果对比,调整蠕变参数使得数值模拟的蠕变速率与现场监测结果一致,而后据此进行未来结果的预测。最终根据地表沉降数据确定的蠕变参数取值为A=1.0×10^-12、m=1.75、n=0.35。研究表明:静力水准测点地表最大沉降位移为-9.8 mm,蠕变计算结果顶板最大垂直位移约20.4 mm,应力最大值约25 MPa,综合分析显示该采空区较稳定。上述研究提供了一种基于采空区现场监测数据的数值模拟蠕变分析方法,可为类似矿山采空区稳定性分析提供借鉴。     

非连续采空区矿柱力学分析的数值模拟

为探讨非连续采空区矿柱力学原理，通过FLAC3D数值模拟技术，对下向水平分层进路式胶结充填采矿法开采形成的非连续采空区中矿柱的受力状态进行了分析。研究表明，非连续采空区中矿柱所受的力主要为覆岩的自重应力，水平应力对其影响不大；随着埋深的增加矿柱承受的垂直方向的力近似呈直线增加；随着非连续采空区跨度的增加（进路数量增加），非连续采空区受垂直方向的应力逐渐由围岩两侧向矿柱中间过渡。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

Identification of large-scale goaf instability in underground mine using particle swarm optimization and support vector machine

An approach which combines particle swarm optimization and support vector machine (PSO–SVM) is proposed to forecast large-scale goaf instability (LSGI). Firstly, influencing factors of goaf safety are analyzed, and following parameters were selected as evaluation indexes in the LSGI: uniaxial compressive strength (UCS) of rock, elastic modulus (E) of rock, rock quality designation (RQD), area ration of pillar (S_p), the ratio of width to height of the pillar (w/h), depth of ore body (H), volume of goaf (V), dip of ore body (α) and area of goaf (S_g). Then LSGI forecasting model by PSO-SVM was established according to the influencing factors. The performance of hybrid model (PSO + SVM = PSO–SVM) has been compared with the grid search method of support vector machine (GSM–SVM) model. The actual data of 40 goafs are applied to research the forecasting ability of the proposed method, and two cases of underground mine are also validated by the proposed model. The results indicated that the heuristic algorithm of PSO can speed up the SVM parameter optimization search, and the predictive ability of the PSO–SVM model with the RBF kernel function is acceptable and robust, which might hold a high potential to become a useful tool in goaf risky prediction research.     

保德煤矿采空区瓦斯抽放试验研究

较为详尽地介绍了神华集团保德煤矿采空区瓦斯抽放情况,针对不同条件共采用了六种采空区瓦斯抽放方法,通过对其进行总结分析,从而为其它类似工作面的瓦斯抽放积累宝贵的经验。     

松散破碎围岩巷道支护优化设计

在松散破碎围岩条件下进行巷道开掘及维护时,往往会出现围岩承载能力差、矿压显现剧烈等一系列问题。邢台康达煤矿9煤轨道下山掘进过程中,可能会遇到废弃老空区等不良地段,将面临松散破碎围岩条件下的支护难题。利用《结构力学》的原理和方法,经过理论计算与综合分析,确定了该特殊围岩条件下的巷道支护方案,提出了相应的施工要求,为破碎围岩条件下的巷道施工安全提供了理论依据。     

凤凰山矿采空区自燃“三带”分布规律研究

根据凤凰山矿151309工作面现场数据,运用Fluent软件模拟了该工作面采空区在不同通风量情况下三带的分布情况;根据采空区自燃"三带"理论及其划分主指标,结合该工作面现场"三带"的观测数据,在配风量为1 300 m3/min时,分析了采空区O2浓度的变化规律,确定了采空区三带的分布情况,与模拟结果基本一致,验证了模拟结果的正确性,为后期采空区自燃的防治提供了依据。     

清水茶咀窑石灰石矿采空区稳定性分析与治理

为研究清水茶咀窑石灰石矿采空区稳定性,在对采空区及其开采环境进行现场调研的基础上,进行了现场点荷载试验与室内单轴抗拉、抗压强度试验,获得了岩体力学参数。采用三维有限元方法对清水茶咀窑石灰石矿进行数值模拟,模拟结果表明：清水茶咀窑石灰石矿不稳定,空区顶板拉应力集中,有可能出现顶板冒落或片帮,并且地表沉陷比较大。根据分析结果与现场调查情况,提出了相应安全对策,为矿山的安全生产有指导作用。     

灵宝铁矿地压监测点的优化布设

利用ANSYS软件建立灵宝铁矿三维数值模型,计算采场岩体应力分布,分析得出-80 m水平应力集中区域;结合对该中段采空区状况调查结果,优化布设了4个声发射监测点,为矿山岩体加固措施和地压活动声发射监测提供依据,保证矿石的安全回采。