哈图金矿千米井矿区地压监测方案设计及优化

哈图金矿目前的开采深度已到达千米,采场片帮、冒顶等地压灾害日益突出,因此非常有必要建立地压监测系统来监测地压灾害并进行预警。本文通过对地压监测技术的研究,并充分结合哈图金矿采矿工艺及现场工况条件,确定采用微震监测系统进行地压监测及预警。通过对微震监测台网的设计及优化,使重点监测区域的定位误差较小且对较小震级事件具有较高的灵敏度。优化后微震监测方案的定位误差在10 m左右,灵敏度可以达到-2.6矩震级,与建成的微震监测系统实际定位误差和灵敏度非常一致,应用效果良好。     

基于微震监测的深部岩体开挖过程中围岩稳定性研究

针对阿舍勒铜矿深部岩体开挖过程中地压灾害日益突出的问题,建立微震监测系统对开挖过程中围岩体的稳定性进行研究。通过对微震监测数据进行分析,揭示深部围岩体的微震活动性与回采工序和炸药使用量的相关关系,并采用能量指数与累积视体积、微震活动b值等参数对岩石破裂过程中微裂纹演化规律进行研究,捕捉岩石失稳破坏的前兆特征。研究表明:大规模集中爆破对深部围岩体的损伤非常大,开挖破坏了围岩岩体原有的应力场,围岩岩体需要在开挖后很长一段时间才能达到新的应力平衡:能量指数急速下降而累积视体积不断增加、微震活动b值特征出现明显下降等现象都可以作为深部岩体开挖过程中岩爆和大尺度岩体破裂发生的前兆信息,为微震监测技术在深井矿山开挖过程中的研究奠定基础。     

湘西金矿深部采场稳定性计算机模拟分析

湘西金矿缓倾斜薄矿脉开采深度大， 地质情况复杂，存在一些未能完全解决的技术和理论难题。作者运用ＲＦＰＡ’９８ 数值模拟软件系统， 结合湘西金矿深部开采综合技术研究课题， 计算分析了深部采场的稳定性。计算结果表明： 在断层、裂隙发育的试验采场， 当采场跨度达到６ ｍ 以后， 顶板局部开始垮落；当跨度达到１０ ｍ ｍ 以后， 顶板中部发生冒顶事故。由此提出了相应的采场结构参数、顶板水压支柱支护、地压监测预报等综合地压控制措施。实际应用表明， 这些措施有效地维护了采场的稳定， 使回采作业安全、顺利地完成， 获得了理想的效果。     

深部固体资源开采评述与探索

以国内外深部资源开采现状及其研究成果为基础,综述国内外工业界和学术界对深部的划分和界定,探讨深部界定的标准、深地资源的极限采深及其开采模式;同时对提升运输方式如何适用深部开采的要求、深井开采高温如何调节等进行归纳总结,并提出一些新的构思;特别是针对深部稀有、贵重、战略资源的开采理论与关键技术,结合深部硬岩矿山高应力、高井深和高地温等特点,给出"变害为利"的新策略和初步研究结果。     

硬岩矿山开采技术回顾与展望

以国内外硬岩矿山特别是有色金属矿山开采现状及研究成果为基础,综述了硬岩矿山开采方法与技术的发展历程和主要进展。随着技术的进步和对安全环保要求的提高,硬岩矿山地应力探测与地压监测技术更加精准可靠,传统的空场法、崩落法过渡到充填法,隐患破碎矿段实现安全高效开采,大型水(海)下金属矿床实现安全高效低贫损开采,智能化矿山构建已初见成效,深部硬岩开采理论与技术正日趋成熟;同时,以硬岩矿山技术变革为导向,以解决深部固体资源开发的瓶颈难题为目标,系统阐述了变害为利的深部开采方法构思和不同深度的深地资源特别是有色贵重矿物资源的不同开采模式与开采技术构想,并就深部开采理论难题与技术瓶颈及突破方向进行了探讨,以期为资源开采将向地球深部进军提供理论和技术参考。     

基于多场耦合分析和微震监测的岩体失稳预警（英文）

针对当前岩体失稳预警多从单个角度入手,缺乏对灾害孕育内在机理的深入考虑,开展基于多场耦合分析和微震监测的岩体失稳预警研究。建立考虑损伤的岩体多场耦合模型,并编制相应的解算程序。对微震活动性参数与岩体稳定性之间的关系进行分析,建立多参量预警指标体系。基于D-S数据融合理论,构建多场耦合分析和微震监测融合的岩体失稳预警模型。以某地下矿山采场为研究对象,应用多场耦合模型及其解算程序进行采动响应特征分析,运用微震实测数据验证多场耦合分析的正确性。通过构建的预警模型对采场岩体失稳进行预警,预警结果与现场实际情况吻合,验证了预警模型的有效性。     

金属矿滨海基岩的安全开采技术(英文)

三山岛金矿新立矿区是我国第一个滨海开采的金属矿山,要使生产能力在安全开采的前提下达到6kt/d,高强度开采势必扰动原岩地应力场,破坏矿岩的稳定性。通过矿岩、充填尾砂取样、试验及原岩地应力场的测定,建立任意点的应力—应变强度折减过程与莫尔-库仑准则条件下的安全系数法计算模型,计算出矿山在动态回采过程中矿岩的安全系数及其相对应的极限位移沉降量。通过为期3年的现场滨海开采实践及多点位移计岩移监测,结果表明:低沉降框架式上向分层充填法、采场结构参数、盘区回采顺序及安全系数法矿岩稳定性分析、现场实时监测为滨海基岩开采提供了技术支撑。     

云锡塘子凹矿体矿岩物理力学参数研究

通过对 31- 1#矿体矿岩物理力学参数的研究 ,对矿岩特性及稳固性进行了科学、合理地评价 ,为矿体开采过程中采矿方法的选择、采场结构参数的确定及回采过程中 ,地压的管理提供了科学依据 ,从而保证了矿山生产的安全可靠性     

机械化点柱式上向水平分层充填法在大红山铜矿的应用

大红山铜矿西部矿段属多层、倾斜—缓倾斜、薄—中厚难采矿体,为保护地表河流和工业场地,在技术可行、经济合理的前提下实现强化开采,采用机械化点柱式上向水平分层充填采矿法,采场生产能力达到205.31 t/d(盘区为700~800 t/d),采矿损失率为22.82%,废石混入率为12.95%,实现了西矿段的安全高效开采。     

硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题

从深部开采环境阐述了金属矿硬岩在高地应力作用下的储能特征,并从深部开采工艺方面分析了随着金属矿山开采深度的不断增加,连续采矿方法已经成为未来深部开采的必然趋势。通过分析,认为处于高应力下的硬岩矿体在承受连续采矿法带来的动力扰动时,可以认为是岩石动静组合的受力问题。在此基础上,利用岩石动静组合加载理论分析了硬岩矿山在深部开采中的几个关键动力学问题,主要包括:硬岩矿山深部开采中的系统扰动和岩爆、深部开采中爆破引发的矿震及巷道失稳现象、深部硬岩开采中的能量释放与有序调控。理论分析和工程实践证明,硬岩金属矿山深部开采中存在的很多动力学问题可以利用岩石动静组合加载理论进行科学论证和分析,这对深部采矿的工程实践有较好的指导意义。     

矿山地下开采对地表建筑物影响的评价方法研究

地下采空区造成地表建筑物破坏的问题是目前矿山安全生产领域普遍关注的地下工程问题之一.在总结关于地下开采过程中围岩变形和移动机理以及采动影响已有研究成果的基础上,研究了评价矿山地下开采对地表建筑物影响的"三带理论"、岩层移动角定性评价方法和基于有限差分数值模拟手段的定量评价方法.将上述评价方法应用于某矿采动对地表民房影响问题的研究中,基于对该矿采空区分布的实测成果,对其现有采空区和将来开采对附近民房安全的影响进行了计算和分析,指出了为保证地表民房安全该矿应采取的安全对策措施.     

五年铸就新辉煌

正铜陵有色金属集团股份有限公司安庆铜矿已连续实现14年达标达产,高强度的持续开采,使采区上部一步骤采场已基本回采完毕,二步骤和边残难小矿体的开采难度大,成本高,深部开采更为复杂,矿山进入转折发展期。该矿积极实施科技兴矿,强化安全环保,追求卓越绩效,冲破困境走出了新路。     

基于非爆开采和固废资源化利用的硬岩矿山绿色开发（英文）

基于深部高地应力、高地温、高井深等灾害因素的"变害为利",提出深部固体资源开采技术变革思路,实现深部固体资源的绿色开采。首先,通过深部硬岩可截割性实验研究和回归分析,获得能够有效改善非爆机械化破岩的应力诱导调控方法。其次,通过非爆机械化和智能化开采,实现以坚硬磷矿石为代表的深部硬岩连续化精准开采,确保贵州开阳磷矿资源的高回收率(大于90%)、低废(贫化率5%)、高效(开采效率107.7t/h)开采。最后,开发矿山循环经济新模式,构建矿山全固废充填系统,实现矿山固废资源化利用。连续实施后,2018年开阳磷矿的磷石膏、黄磷渣、废石利用量分别达到1853.6×10~3 t/a、291.1×10~3 t/a和1493.8×10~3 t/a。     

基于DInSAR监测的动态地表移动变形数值模拟分析(英文)

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)技术是监测动态地表沉陷的新方法,能够大范围地监测地表下沉盆地的动态演化过程,可以较好地反映各阶段的地表下沉形态。但是受到噪声等因素的影响,基于DInSAR数据计算的倾斜、水平变形等曲线规律性较差,与实际偏差较大,而倾斜、水平变形又是研究地表受护对象是否安全的重要指标。基于DInSAR监测数据,采用数值模拟方法,对澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采动态地表移动变形进行分析研究。结果表明,数值模拟得到的下沉曲线与DInSAR实测数据比较吻合,相关系数可达95%以上,且数值模拟方法求算的地表倾斜、曲率和水平变形与理论形态一致。因此,进行矿区地表及其附属建(构)筑物受采动影响分析时,应以DInSAR实测数据为基础确定模型参数,结合数值模拟方法揭示地表动态其他移动变形值的分布规律。研究表明,该方法具有良好的适用性,可为类似的情况提供参考。     

基于地压诱导致裂的高应力硬岩矿床优化回采数值模拟(英文)

采用离散元数值模拟分析软件3Dec,依据贵阳开阳磷矿深部硬岩矿床的工程实际情况建立三维数值模拟模型,对开阳磷矿深部硬岩矿床的3种不同开挖工况进行模拟计算,包括在矿体中开挖地压诱导致裂巷道及不同方向(水平向和竖向)、不同顺序(先上后下/先下后上)开挖后的巷道围岩体的位移和塑性区分布情况。结果表明:在矿体中开挖诱导致裂巷道时,巷道周边岩体塑性区和位移场随着暴露时间的延长而不断增大,矿岩朝着有利于破碎的趋势发展,即为掘进机的高效切割回采提供了有利条件;不同开挖方向对充分利用深部地压效果不同,竖向开挖比水平横向开挖可形成更大的位移场和塑性破坏区,地压致裂的效果更明显;先下后上式开挖比先上后下式开挖产生的临空面附近矿岩产生更大的变形量和破坏区,更能有效地利用深部地应力破岩。该研究对开阳磷矿深部高应力硬岩矿体非爆掘进机连续开采的采矿方法设计、充分利用地压破岩和合理确定开挖方式具有重要的意义。     

一种新型的缓倾斜多层矿体采矿技术

针对传统缓倾斜多层矿体的采矿方法 ,如全面法、中深孔落矿下盘漏斗法和爆力运搬法等 ,生产能力小、劳动强度大、安全性差、成本高等缺点 ,从云南锡业公司松树脚锡矿“大马芦”矿段的实际开采技术条件出发 ,提出了一种新型颇有特色的缓倾斜多层矿体的采矿方法———深孔合采井下矿废分离连续采矿法。它采用大直径深孔合采矿岩、井下矿岩集中分离、连续采矿等技术 ,变革了传统的分采工艺 ,有效地克服了传统采矿方法的弊端 ,为缓倾斜多层矿体的高效、低耗和安全开采提供了新的技术方案。     

采场地压管理的研究及应用

针对采场地压和顶板安全管理的难题,结合生产实践对采场地压进行了分析研究,最终采用了上向胶结充填法回采工艺解决了采场顶板冒落及地压管理的问题。     

滨海大型金矿床取消矿柱及房柱交替采矿的新工艺

针对三山岛金矿条件,研究了深部开采取消点柱的工艺技术。首先,调查测试了矿岩物理力学参数,并对矿岩质量进行了分级。其次,在详细分析上下盘及矿体的物理力学特性的基础上,对三山岛金矿深部开采取消矿柱进行了有限元数值模拟,研究得出-555m水平以下矿体的开采可全面取消矿柱。最后,结合矿床条件,提出了房柱交替式盘区上向分层充填采矿新工艺。工业试验结果显示,该新工艺大幅度提高了单位面积开采强度,对岩层扰动小,盘区生产能力大,矿石损失贫化小,获得了显著的经济效益。此外,对三山岛金矿由于深部开采而导致的地表沉降利用ANSYS软件进行分析,同时对岩层变形进行了监测。结果表明,三山岛金矿深部开采取消矿柱和采用房柱交替采矿新工艺后能够有效控制岩层变形,从而可实现滨海大型金矿床安全高效低贫损开采。     

协同开采技术效应的动态演化模型及应用

为量化表征协同开采技术的有序状态及协同效应,保证协同开采技术的持续高协同性能,构建了协同效应的动态演化模型。此演化模型主要分为5个步骤：基于协同学经典演化方程选择模型的关键参量,围绕协同效应内涵构建模型的底层计算逻辑;吸取改进的群决策层次分析法、熵权法及模糊综合评价法的优点对关键参量量化表征;根据模型的底层计算逻辑计算协同效应;基于灰色关联度计算控制参量与协同效应的关联度;结合计算结果对协同效应的动态演化及控制参量的调控能力进行分析,对工程实践给出评价及建议。最后以高峰矿105号矿体的协同开采技术为例对模型进行应用验证。     

深井强化开采空场嗣后充填采矿技术探讨

高阶段强化开采空场嗣后充填采矿具有作业效率高、采场工程结构简单、矿石破碎质量好、作业安全等优点,在中国冬瓜山铜矿和安庆铜矿得到了成熟的发展与应用,但对于超大规模深井矿山而言,采用高阶段强化开采空场嗣后充填采矿技术还须面对高地应力、岩爆等问题,笔者针对此问题进行了探讨,并提出了相关建议。