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.     

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。     

崩落法回采时顶板岩层崩落过程监测与分析

用崩落法回采倾斜矿体时顶板围岩的崩落过程是目前没有很好解决的问题。通过地质钻孔,采用电路连通判断法,对程潮铁矿采场顶板的崩落过程进行了监测。监测结果表明,顶板的崩落过程是非常复杂的,受到岩体质量、岩体中的弱面、初始地应力场、空区形状及松散充填体等的影响,而且具有明显的跳跃特征。在组成矿体顶板的各种岩层中,质量高的岩层是控制崩落过程的关键层。关键层较难崩落,但在崩落时具有突发性,会产生较大厚度岩层的突然垮塌。受主关键层的影响,在地表塌陷之前,有相当长一段时间不出现崩落或者崩落速度很慢。而当主关键层崩落后,表地会在较短的时间之内突然塌陷。研究结果表明,复杂岩层顶板的崩落过程及崩落时间的预测必须考虑岩层性质及其空间分布特点,其中,关键层的识别是非常重要的。     

普朗铜矿自然崩落法开采过程综合在线监测技术研究

自然崩落法采矿过程中,顶板冒落规律掌握、底部结构稳定性情况、地表沉降趋势监测及控制等,不仅关系开采过程人员和财产安全问题,更是决定自然崩落法能否成功用于普朗铜矿的关键。采用微震、三维激光扫描、TDR、钻孔电视、应力位移等技术,综合对普朗铜矿顶板冒落规律、底部结构变化情况、地表沉降实时显现进行在线监测,并通过统一平台对数据进行综合联动展示和分析。该综合在线监测技术应用,控制了崩落面和松散矿堆之间的高度,避免上覆矿岩大范围崩落产生空气冲击气浪;优化了拉底推进与底部结构开口之间的空间位置关系;解决了底部结构矿柱二次加强支护时机及措施选取问题;实现了地表稳定均匀沉降。综合在线监测技术在普朗铜矿得到很好应用。     

基于多源监测参数的崩落法顶板崩落规律研究

在自然崩落法开采过程中,顶板崩落高度、崩落速度等规律尤为关键,直接影响着后续采矿的进度和安全.目前单一的监测参数已经不能满足大范围、高精度顶板崩落监测的需求,针对该问题采用微震、时域反射、钻孔电视等多源监测参数对普朗铜矿顶板崩落的动态变化规律进行综合分析研究.通过微震监测参数圈定出顶板崩落的宏观范围,并以时域反射、钻孔...     

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。     

大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究

为深入研究金属矿山岩层移动及地表变形规律，针对大红山铁矿大规模深部崩落法回采岩层冒落及地表变形的特点，分析了深部开采对岩层及地表变形的影响和时空关系。通过矿山现场长期观测及实验室相似模拟试验，揭示了岩层冒落移动变形、地表塌陷过程和“三带”规律，认为金属矿山采用崩落法大规模深部开采后在地表形成了一个以裂隙为引导的塌陷区，明显存在崩落带和裂隙带，弯曲变形带不明显，但其岩层变形过程仍具有“三带”破坏特征。上覆岩层冒落依次经历了三个过程，即首先呈现正三角拱状冒落，向上发展并发育到地表，再形成小范围塌陷，后期以该小范围塌陷点为中心向四周扩张，呈现倒三角的敞开式发育。在上述分析的基础上，进一步分析了矿山深部巷道围岩变形特性及造成破坏的原因，提出了防治上覆岩层冒落的围岩抗变形措施。     

地下采矿引起地表塌陷离散元PFC2D数值模拟研究

采用离散元PFC^2D建立了地质剖面颗粒流模型，研究了矿体开采过程中上覆岩层裂缝形成与发展过程，揭示上覆岩层逐渐垮塌崩落的机理。结果表明，随着矿体的开采，裂隙不断向上发展，裂隙数增加。开采矿体后形成的采空区造成了上覆岩层的拉裂-剪裂破坏，岩层中不断有新生裂缝产生。上覆岩层主要以拉裂缝发展为主，在拉裂缝发展区域两端产生部分剪破坏裂缝，在空区两端已经出现向上发展的裂缝集聚，是空区顶板逐渐垮塌崩落的征兆。开采第3分层和第4分层矿体后，出现了局部顶板垮塌现象，且垮塌崩落逐渐发展为整个采空区顶板垮塌，最终垮塌崩落至地表，在地表初步形成一个小塌陷坑。塌陷坑发展过程依据裂隙数可细分为平稳发展时期、缓慢发展时期、快速发展时期和结束发展时期，揭示了井下矿体开采致使上覆岩层拉裂-空区两端剪裂-整体垮塌崩落的形成机理。     

大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究

为深入研究金属矿山岩层移动及地表变形规律，针对大红山铁矿大规模深部崩落法回采岩层冒落及地表变形的特点，分析了深部开采对岩层及地表变形的影响和时空关系。通过矿山现场长期观测及实验室相似模拟试验，揭示了岩层冒落移动变形、地表塌陷过程和“三带”规律，认为金属矿山采用崩落法大规模深部开采后在地表形成了一个以裂隙为引导的塌陷区，明显存在崩落带和裂隙带，弯曲变形带不明显，但其岩层变形过程仍具有“三带”破坏特征。上覆岩层冒落依次经历了三个过程，即首先呈现正三角拱状冒落，向上发展并发育到地表，再形成小范围塌陷，后期以该小范围塌陷点为中心向四周扩张，呈现倒三角的敞开式发育。在上述分析的基础上，进一步分析了矿山深部巷道围岩变形特性及造成破坏的原因，提出了防治上覆岩层冒落的围岩抗变形措施。     

废石尾砂充填结构体应力分布与覆岩变形移动规律研究

废石尾砂交替充填采场由废石和尾砂构成的充填结构体支撑采场顶板,其承载特性无法简单地由某一种材料的变形和强度参数描述,为了探究该充填结构体的应力分布与覆岩变形移动规律,利用大尺寸相似模拟装置对典型缓倾斜薄矿床废石尾砂交替充填开采过程进行模拟,采集、处理并分析采场顶板应力、未采矿岩应力、地表沉降、充填体承载情况和安全系数等指标的演化特征,在此基础上分析了废石尾砂充填结构体的承载和稳定状态。结果表明:废石尾砂充填结构体中由废石充填体承载采区顶板施加的大部分荷载,而尾砂充填体未充分发挥其承载作用,充填效率不高;借鉴高应力巷道柔性支护有效调动围岩自承载能力的理念提出了基于柔性接顶的应力协调思路,即利用弹性模量低于废石充填体的柔性材料前期收缩变形释放顶板一部分压力,调动矿岩和尾砂充填体承载能力并对废石充填体进行卸压。该思路有助于改善废石尾砂充填结构体的不均匀承载状态,提高采场整体安全性和充填效率。