崩落法引起的地表塌陷机制分析

以程潮铁矿西区为背景,分析崩落法开采引起的地表塌陷过程和特征,并结合现场监测数据,阐明顶板冒落导致地表塌陷的3个阶段,分析研究崩落开采采矿量与地表塌陷的定量关系。结果表明,程潮铁矿西区地表塌陷可分为初始冒落、渐进冒落和剪切冒落3个阶段,并且以渐进冒落为主。崩落法开采引起的岩体崩落能否到达地表导致塌陷,与开采深厚比和碎胀系数有关,当覆岩厚度与开采矿体的累计厚度之比小于临界值时,岩体移动会发展至地表,引起地表塌陷。     

崩落法开采岩体冒落及岩移机理

为研究倾斜厚矿体开采岩体冒落及岩移机理,以某铁矿崩落法开采为工程背景,通过现场监测对开采过程中顶板覆岩冒落及岩移特征进行了研究,并采用数值模拟分析了节理影响下覆岩断裂破坏、应力演化及损伤发展特性,对岩体冒落及岩移机理进行了探讨。研究结果表明:岩体冒落表现为缓慢—快速交替的拱形冒落特征,岩体冒落的剧烈程度与冒落发展正相关;地表水平变形以波浪形变化为主,上盘侧最大水平变形值为下盘的1.4～1.9倍,运输道路附近的最大沉降值约为32.5 mm,沉降中心在采矿后期以非对称形式向上盘偏移,沉降率逐渐下降。岩体冒落是拉伸与剪切裂纹沿着节理与完整岩桥相互贯通所致,分为滑移破坏区与倾倒破坏区,应力拱周期性演化是导致冒落进程变化的主要原因;地表沉降特征受节理与开采跨度的共同影响,断裂角发生偏转并以上盘破坏为主,是导致地表沉降中心偏移的主要原因。在未来采矿过程中,塌陷坑上盘有发生大规模沉降及塌陷的风险,研究提出的塌陷坑废石充填岩移控制措施,可实现对运输道路的有效维护。     

厚大铁矿体崩落法开采围岩移动规律研究

以程潮铁矿西区崩落法开采为工程背景,基于近8年的GPS监测数据、现场地表破坏情况及相似材料模拟实验,对矿区围岩的塌陷及移动规律进行了分析。研究表明,井下开采引起的地表移动具有延时性、移动角发展具有跳跃性等规律,开采引起的围岩移动分为采空区覆岩塌陷阶段及周边围岩向采空区的倾倒破坏阶段。第1阶段垂直应力起到了主导作用,表现为有规律的桶形垮落,第2阶段水平构造应力起主导作用,可采用悬臂梁的力学结构进行表述。根据围岩移动机理的分析,将程潮铁矿围岩移动分成垂直陷落区、倾倒滑移区、倾倒区、变形区、变形累积区、未扰动区等6个区域。本文的研究成果可为类似金属矿山崩落法开采的地表移动规律预测提供了理论依据。     

弓长岭铁矿空场-崩落组合法采场安全防护技术

空场-崩落组合法在弓长岭铁矿薄矿体开采中得到大量应用,该法需要采取合理的技术措施,严防采空区围岩的冒落危害。通过分析空区冒落形式的影响因素与冒落危害的发生过程,提出根据持续冒落面积确定合理的空场出矿分段数,并使分段之间形成连续采空区的方法,控制围岩按零星冒落形式冒落;保持最下一层空场出矿分段的进路端部出矿口不敞空,防止冒落冲击危害。这2项措施有效地保障了空场-崩落组合法的安全开采条件,在弓长岭铁矿取得了良好的实用效果。     

毛公铁矿采空区安全经济治理方法

毛公铁矿存在着由采空区批量冒落而引起的气浪冲击危害。根据矿山的地质条件、开采现状以及监测结果,分析了采空区冒落的发生条件以及冒落发生的主要地点,在此基础上,按崩落法本质安全理念,研究提出在分段之间上盘面之下的矿体里掘进沿脉切割巷道,布置扇形中深孔回采形成切割空间,并与回采进路协同退采的方案,保障采空区顶板的零星冒落。同时,在新老空区连通时,采取控制冒落形式与工作面防护相结合的方法,严防空区冒落冲击危害。提出的治理方法,既有利于对新增空区顶板冒落形式控制,也有利于降低上盘侧采出矿石的贫化率,实现了采空区的安全经济治理。     

夏甸金矿采矿方法过渡期临时矿柱尺寸确定方法研究

本文针对夏甸金矿由充填法回采转为崩落法回采过渡期确定临时矿柱尺寸的需要，应用FLAC^3D对崩落法回采过程中采空区顶板的破坏形式进行了分析，计算结果表明，崩落法采空区顶板塑性破坏区呈拱形发展，且在拱型破坏区之外的上部边界，位移量衰减很快，据此按拱型冒落边界设计了临时矿柱的尺寸，实现了两种采矿方法的产量平稳过渡与临时矿柱的良好回采条件。生产过程中的现场监测表明，实际冒落区与数值计算的拱形破坏区相符，因此表明，以塑性破坏区为标志的采空区冒落范围的数值分析方法，用于确定保安矿柱尺寸是可行的。     

基于FLAC3D对某铜矿深部开采地压活动规律研究

介绍了地压活动规律对矿山深部开采的重要影响,通过应用FLAC~(3D)软件对某铜矿59#矿体开采过程中的两种工况进行数值模拟计算研究,发现59#矿体在开采至十五中段时,对围岩扰动较小,不会出现顶板大面积冒落的情况;开采对3#采空区稳定性影响最大,对2#采空区稳定性影响最小;废石充填对维护空区稳定有一定作用,但作用不大;随着59#矿体开采深度的不断增加,其对断层的影响程度也逐渐增加;废石充填对断层稳定性影响较小。从而得出随着开采深度的增加,对围岩扰动越来越大,围岩稳定性降低,顶板发生突然冒落的可能性较大,一旦顶板发生突然冒落,井下会出现较大响声和振动,但由于该铜矿采用崩落法开采,采场上部有大量冒落覆岩,顶板突然冒落不会形成冲击地压。     

金属矿山崩落法开采顶板围岩崩落机理与塌陷规律

以湖北程潮铁矿西区开采为工程背景,首先结合2个钻孔实时监测的顶板围岩崩落曲线、矿体赋存条件、地层结构和钻孔岩芯资料,揭示顶板围岩崩落过程的基本特点和机理。其次建立了103个沉降点和55个水平位移点的地表塌陷监测系统,通过对15个月观测资料,特别是对沉降量、沉降速率和水平位移量与时间曲线的关系,以及沉降漏斗发展过程剖面图分析,总结出西区地表变形的量值特征和一般规律。初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律。     

程潮铁矿深部开采中围岩破坏规律的数值分析

为了分析程潮铁矿西区放顶及开采对顶板围岩破坏的影响,对其顶板的崩落过程进行了数值模拟.采用有限元分析方法,考虑了构造应力场以及大型结构面的影响.结果表明,随开采的向下推进,围岩的破坏区域逐渐增大.与浅部开采相比较,深部开采中顶板围岩的破坏方式完全不同,顶板围岩中的拉应力呈现范围大、量值小、方向水平等特点,从而导致岩体往往沿弱面破坏,出现突然性的整体滑落.     

夏甸金矿崩落法隐伏采空区稳定性分析

采空区是金属矿山重大危险源之一。采空区稳定与否是保证矿山企业正常生产的关键因素之一。夏甸金矿于2003年8月20日开始在-363m水平以下部分矿体采用无底柱分段崩落法进行开采,经10余年的开采,目前已开采至-692m水平,崩落法隐伏采空区的稳定性分析至关重要。利用Surpac建立崩落法开采的矿体模型,进行冒落带高度预测,计算得到冒落带最高点为-251m,并采用FLAC~(3D)程序进行数值模拟,按照矿山回采顺序,共划分12次进行开挖,分析了应力、位移与塑性区破坏规律,变形以采空区上方为中心,呈圆形向外扩展,中心的变形为最大,沉降18cm,采空区边界沉降最小,为4cm。地表沉降位移不大,采空区不会塌陷到地表。     

莱州市某铁矿采空区稳定性评价

莱州市某铁矿采空区由浅孔房柱法开采所形成。前人勘查工作已基本查明采空区分布情况。基于其圈定的采空区范围、分布特征及其场区地质环境,通过简支梁理论及当量暴露面积法对采空区稳定性做进一步地分析。研究结果表明该铁矿采空区处于不稳定状态。加之无序开采、顶板冒落、工程地质条件较差、地下水扰动等因素,采空区塌陷及地裂缝潜在危险性较高,建议对其进行注浆充填治理及变形监测任务,以消除安全隐患,保障区内及周边人民的生命和财产安全。     

莱州市郑海-顾家铁矿采空区稳定性评价

莱州市郑海-顾家铁矿采空区由浅孔房柱法开采所形成。前人勘查工作已基本查明采空区分布情况。基于其圈定的采空区范围、分布特征及其场区地质环境,通过简支梁理论及当量暴露面积法对郑海-顾家铁矿采空区稳定性做进一步地分析。研究结果表明顾家-海郑铁矿采空区处于不稳定状态。加之无序开采、顶板冒落、工程地质条件较差、地下水扰动等因素,采空塌陷及地裂缝潜在危险性较高,建议对其进行注浆充填治理及变形监测任务,以消除安全隐患,保障区内及周边人民的生命和财产安全。     

高密度电法在采空区覆岩冒落探测中的应用

采用高密度电法对程潮铁矿西区崩落法开采顶板围岩的电导率进行勘查,并结合矿体开采历史及测线所在位置地质剖面岩性分布情况对探测结果进行解析,掌握了覆岩冒落的空间形态特征,为矿山安全开采及灾害防治提供了可靠的地质资料。     

程潮铁矿无底柱分段崩落法开采诱发地表变形规律

以采用无底柱分段崩落法的武钢程潮铁矿开采为工程背景,采用GPS测量和水准测量,建立了193个水平位移点和95个沉降点的地表塌陷监测系统,对塌陷区中心和周边地带进行为期12个月的地表变形监测,特别是对沉降量、沉降漏斗发展过程剖面图、矿区关键构筑物的变形、地表移动边界随时间及地下采空区的扩展关系分析,总结出该矿地表塌陷的特征和一般规律。     

龙桥铁矿一期工程采空区管理及监测

龙桥铁矿一期工程主要采用无底柱分段崩落采矿法开采,生产中严格执行"定量有序二段控制"的出矿原则,暂留矿石作覆盖层和顶板岩石自然冒落相结合的工艺方法,达到了降低采矿贫化率、安全生产及处理空区的目的。利用地表钻孔和设备定期对采空区及覆盖层厚度进行监测,为采空区管理、放矿管理、损失贫化管理提供依据。     

控制顶板崩落过程的关键结构体初探

结合程潮铁矿的工程地质条件以及顶板围岩崩落过程与地面变形的监测结果,认为在金属矿床复杂顶板中存在控制顶板崩落过程的关键结构体.由于关键结构体的存在,顶板的崩落呈间隔性与跳跃性向上发展,在崩落发展到地表之前,地表的变形量较小且没有规律性.在此基础上,探讨了关键结构体的理论框架,讨论了关键结构体的概念与存在条件、力学特性、空间形态、破断方式及其对应力场的影响.     

矿山深部开采顶板稳定模拟研究

本文首先分析了构造应力型矿山的地应力分布特点,然后对程潮铁矿西区深部开采中,放顶及开采对顶板围岩破坏形式进行了数值模拟,为矿山地压监测和顶板稳定防护提供了理论依据。     

崩落法开采时复杂顶板的崩落过程分析

在分析崩落法开采中顶板围岩崩落的基本条件后,从岩体工程质量、初始地应环境、空区的形态与充填状态等方面分析了顶板崩落的影响因素.结合程潮铁矿顶板崩落过程的监测结果,分析了顶板岩体的崩落过程,得出了完整的顶板空区发展过程图.研究结果表明,软硬岩体交错分布,软弱不连续面的存在是引起顶板崩落呈间歇性、突发性地发展的原因.与层状顶板崩落过程类似,在组成复杂顶板的岩体中,存在稳定性好的关键结构体,顶板的崩落过程受关键结构体控制.     

急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落特征分析

急倾斜煤矿开采过程中,由于巷道顶板支护效果差,地质构造应力影响,煤层开采方法不同等导致了煤层巷道变形破坏及顶板冒落,给正常的工作面回采、煤炭及其他物料的运输带来巨大影响,导致工作面不能正常生产,甚至停产。因此,以赵家坝矿1922工作面巷道为工程背景,对急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落的影响因素及特征,急倾斜薄煤层巷道及煤层、顶底板的关系进行研究,可以此特征为依据采取有效的措施,避免巷道顶板冒落发生重大事故。     

基于微震监测技术的断层活化规律及预警研究

为更好地研究自然崩落法开采过程中断层活化及顶板冒落规律,并在顶板发生大范围崩落前进行有效预警,利用微震监测技术对岩体活动进行监测。发现大部分微震事件发生在断层附近,且生产过程中主要断层附近岩体破裂较为严重。基于微震监测数据分析得出顶板大范围崩落前兆信息,提出衡量岩体内部损伤程度的能量指数与累积视体积之比EV值,并基于归一化处理量化EV值下降程度,成功对现场顶板冒落进行了预警。