榆神府矿区煤层开采沟壑区地表下沉系数研究

黄土沟壑区地表下沉系数是榆神府矿区开采损害评估的关键。以柠条塔N1114工作面为工程实例,采用数据归纳、拟合分析和理论分析计算,对榆神府矿区沟壑区下煤层开采地表下沉系数展开研究。研究结果表明：沟坡滑移量、基岩厚度、土层厚度和采高是沟壑区地表下沉系数的4个主要影响因素;通过函数拟合了煤层开采沟壑区地表下沉系数计算式,计算时考虑沟坡滑移量能增加沟壑区地表下沉系数的预计精度。     

二矿区850中段978分段首采分层回采面临的技术问题及解决措施

金川二矿区是我国年产矿石突破400万t／a的大型镍矿产资源生产基地，其开采工程已经进入到850中段，开采深度超过千米，随着开采深度加深，探讨深部高效、安全开采是金川矿区乃至金属矿山亟待解决的重要课题。本文结合二矿区目前开采现状，探讨分析了978m分段首采分层回采面临的技术问题，并提出了解决措施，对矿山深部资源回采具有一定借鉴作用。     

不同开采深度取消矿柱的分界深度模拟分析

三山岛金矿是中国第一个滨海开采的大型蚀变岩型金矿床,其直属矿区水文地质条件复杂。三山岛金矿直属矿区一直沿用点柱式上向水平分层充填采矿法开采,该采矿法开采时预留了采场间柱、采场顶底柱、采场矿石点柱、上盘护顶矿等,由此造成的分层损失超过13%,总损失率高达23.1%,为解决三山岛金矿直属矿区矿体安全回采的技术难题,需研究取消矿柱的合理位置。通过不同开采深度的分界高度模拟,进行了不同分界深度地表沉降、等效应力对比、弹塑性应变对比、采场竖向变形分析。研究结果显示,当开采深度小于2 400 m时,分界高度取-510 m比较适宜。     

关于露天矿工作帮坡角的研究与优化

为了正确选择和运用露天矿合理的工作帮坡角，确保露天矿开采全过程处于良好状态，并提高露天矿开采的综合经济效益，通过对露天矿山缓帮开采方式和陡帮开采方式的对比及其开采全过程的分析比较，阐述合理选择工作帮坡角的必要性及其重大价值和意义。优化工作帮坡角的合理性体现在：基建剥离工程量小；剥采比较稳定均衡以利生产稳定，并具有较好的效益；计算年采剥总量峰值较低，且可推迟出现，以利降低矿山基建剥离量和前期生产剥采比，减少基建投资；稳定生产的时间长。露天矿工作帮坡角应精心选择，并根据开采实际和市场情况，在不脱离合理工作帮坡角基本准则的基础上进行灵活的调整。     

重叠矿段采动下的工程响应仿真与评价

重叠矿体开采的相互作用和响应规律是影响矿山开采安全的重要因素。以镜铁山桦树沟铜矿与上部铁矿体的重叠矿段为研究对象，采用3DMine-Midas-FLAC^3D耦合精细建模数值模拟技术，结合矿山实际工程和采充工序条件，建立了充填矿段铜矿体开采条件下的FeV矿体工程响应数值分析模型，获得了FeV矿体回采巷道等工程结构的位移和应力响应规律，对FeV矿体的开采进行了安全评价和分析。研究结果表明：（1）试验采场的采充过程中，FeV回采巷道2 865 m水平所受开挖扰动最大，最大位移达到2.3 cm，应力最大扰动幅度为11.34%，最大剪应力为1.27 MPa；（2）采充过程中，空区上方中心部分的Z方向应力会减小，应力向四周转移；空区上方中心位置剪应力无明显变化，剪应力在空区边缘变化明显；（3）在试验采场开采过程中，上部FeV矿体的2 880 m和2 895 m水平回采巷道处于稳定状态，建议矿山加快回采进度，实现强采强出，提高矿石回收率。     

综合物探技术在陷落柱精确定位探测中的应用

在陷落柱发育的矿区,煤层遭受严重破坏,不仅影响巷道和采煤工作面的正规布置,而且造成煤炭资源的大量损失。因此,采用综合物探方法对陷落柱进行精确定位探测具有现实意义。通过对比坑透和槽波物探方法的优、缺点,提出了行之有效的精细化探测技术方法。将该方法应用在杜家沟矿2105工作面的开采探测中,相对精确地圈定陷落柱的影响范围,为工作面的安全回采提供了技术支持。     

矿山生产挖潜扩能技术探讨

二矿区要达到年出矿350万t以上，在“十一五”末达到年产矿石380—400万t的目标，在没有大的扩能项目投产的情况下，只能在通过提高工艺技术水平、提高设备利用率和回采强度、优化现有生产系统和生产组织的同时，采取生产挖潜、技术改造来扩大回采面积，实现矿山扩能，达到增产的目的。本文通过对Fc断层以东1100水平以下贫矿开采、1150中段新增Ⅶ盘区、垂直矿柱1100水平以下矿体开采、1100水平以下上盘贫矿带采等生产挖潜和技术改造项目的研究。指出了二矿区目前情况下增产的主要途径。     

Fc断层以东贫矿首采层回采措施的探讨及实践

Fc断层以东贫矿开采是二矿区“十一五”期间的增产保产措施,通过对Fc断层以东贫矿的首采层回采,积累了一定的无假顶采矿经验;该工程地质条件复杂,岩石软弱破碎,地压大,处于不良岩层中,通过实践研究,取得了适合Fc断层以东贫矿开采有利的支护形式;通过探采结合,获得了第一手地质资料,矿体地质界线发生了一定的变化。工艺技术和无假顶支护技术的研究,为首采层安全、高效、快速回采提供技术支撑。     

机采盘区双穿脉循环分层道回采设计与实践

根据金川集团公司“十一五”发展规划,二矿区在2007年全面完成各项生产经营指标的基础上,创新工艺研究、进行技术挖潜改造,继续提升矿山的生产能力和技术水平。努力实现2008年采出矿量390万t,奋斗采出矿量400万t的生产经营目标。本文在对二矿区预定生产目标与实际生产现状进行分析后,认为二矿区机械化盘区扩能改造有潜力可挖。通过从传统的开采技术、回采工艺等方面进行突破,寻求新的回采工艺技术、回采设计及管理方法。并结合二矿区机械化盘区的生产实践,有针对性的将原单穿脉分层道回采设计方案改进为现行的双穿脉循环分层道回采设计方案。从而提高了大型机械化设备的利用率,降低了各回采工序间的相互影响,改善了盘区的通风状况,提高了单班回采效率,缩短了盘区转层转段时间,进一步提高了机采盘区的产量。同时,为解决二矿区机采盘区稳产高产找到了新的途径。     

两翼工作面采动影响下采区大巷围岩变形破坏特征

与单翼采区相比,两翼工作面开采能提高煤炭资源开采效率和巷道利用率,然而两翼工作面先后回采对采区大巷具有多次采动影响,易导致采区大巷围岩变形加剧,甚至破裂。本文通过数值模拟、理论分析和现场实测等方法,研究了内蒙古利民煤矿I0309采区大巷在两翼工作面顺序采动影响下的应力分布及变化特征,分析了采区大巷围岩大变形机理,确定了I030901工作面停采线合理位置,研究结果对两翼工作面开采采区大巷的稳定维护具有重要的参考价值。     

地表超高渣堆对井下巷道稳定性的影响研究

The continuous growth of the height of the coal mine surface slag heap will make the stress size and distribution characteristics of the surrounding rock of the underground roadway under it change significantly, which will seriously lead to large deformation or damage of the roadway, and affect the safe and efficient production of the mine. Based on the geological occurrence conditions of coal strata, mining production and the actual situation of surface super-high slag pile in Wuhushan Coal Mine, a threedimensional model of surface slag pile and underground mining face in Wuhushan Coal Mine is established. The characteristic parameters of roadway surrounding rock stress peak value and location, mining influence range under different slag pile heights have been simulated and calculated, and then the influence law of different slag pile height on roadway stability is analyzed. Combined with the measured data of roadway deformation, the safety critical height of the surface slag pile is initially determined. The research results have important reference value for the safe and efficient production of similar mines.     

基于应力监测的水力冲孔有效半径测定方法研究

为有效测量水力冲孔的有效半径,采用应力监测系统对薛湖煤矿顺层水力冲孔过程钻孔周围煤体应力进行监测,分析应力演化特征并确定水力冲孔有效影响半径。研究结果表明:(1)顺层线造穴期间,距钻孔较近的煤体应力出现下降,而距离钻孔远,煤体应力保持稳定;(2)线造穴后,距钻孔不同距离煤体的应力变化在时间和空间上均不同,距离钻孔越近,煤体应力变化越早,变化趋势简单,变化幅度越大;距离钻孔越远,煤层应力变化越滞后,变化趋势复杂,变化幅度越小;(3)根据煤体应力变化可知,顺层线造穴有效影响半径为2.4m。研究结果对薛湖煤矿顺层水力冲孔措施安全高效的实施具有重要的指导作用,对于本煤层区域防突措施的制定和消突效果评价具有重要意义。     

瓦斯抽放煤层增透深孔聚能爆破钻孔参数

以焦作煤业集团九里山矿煤层深孔聚能爆破试验为基础,利用数值模拟分析了爆破煤体应力变化规律,发现聚能爆破效应导致应力峰值增大,扩大了煤体裂隙区范围.同时对聚能爆破钻孔参数进行优化,确定了合理的炮孔直径、爆破孔间距、爆破孔与邻近抽放孔及煤层顶底板间距.现场试验结果表明:优化的钻孔参数不仅使聚能爆破增透效果显著而且保证了爆破过程的安全.      

近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究。研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏。煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系。(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小。(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式。      

基于上覆巷道保护的下伏煤层安全回采

针对千米深井下伏煤层回采需保证上覆巷道稳定性的问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了下伏煤层开采过程中上覆岩层巷道变形破坏类型、破坏机理和防治办法。通过对开采条件和开采形成的覆岩空间结构的研究,得到了走向和倾向方向上的巷道变形破坏规律;通过研究下伏工作面不同开采阶段、不同充填率条件对上覆巷道的采动影响,得到了巷道变形破坏的应力演化规律。结果表明:千米深井下伏煤层开采,上覆巷道潜在的变形破坏类型主要有两种,一是巷道断面缩减型破坏,二是巷道走向阶梯下沉型破坏。上覆巷道变形破坏的根本原因是大埋深、强采动应力,特别是下伏煤层距上覆巷道较近且距离不均等的影响,直接原因是采动造成的巷道围岩应力突增及关键岩层的破断下沉。开采过程中,工作面走向开采范围超过400 m时,巷道断面缩减型破坏和走向阶梯下沉型破坏会相互叠加,诱发更大的巷道破坏。为控制这两种巷道的潜在破坏类型,设计了沿工作面下部巷道动态部分充填和巷道补强支护方案,通过现场实测发现上述方案能够满足上覆巷道稳定性和下伏工作面高效高产的要求,研究结果和控制方案可为千米深井巷道下压煤的安全回采提供一定的借鉴。      

利用地震资料进行煤层厚度趋势分析

煤层在地震勘探目标层中属于薄层,对其厚度预测具有一定的难度。在对豫中南某煤详查区煤层厚度的预测中,先利用提取的地震反射波属性参数进行分析研究,后又结合已知钻孔对区内煤层厚度进行了定量预测,具有一定的可行性,取得了很好的效果。     

陇南市尾矿库环境安全现状分析及合理闭库措施探讨

2010年和2015年陇南市相继发生重大尾矿外泄事故,尾矿库安全形势极其严峻。因此,为了预防和阻止尾矿库事故的发生,对陇南市尾矿库环境安全现状进行了统计分析,总结出目前陇南市尾矿库的特点及存在的环境安全隐患。结果表明：陇南市尾矿库以铅锌矿和山谷型尾矿库为主,规模小,数量多,安全度水平较低;部分尾矿库无证运行,相关资料不完善;多数尾矿库未进行合理闭库措施,环境风险重大。对陇南市所辖县区的12座尾矿库进行实地调查,分析了陇南市尾矿库合理闭库存在的问题,提出如下解决措施：采用扩挖回填法、灌浆法和土工布覆盖法等措施对坝体存在裂缝的尾矿坝进行修复处理;对“零”坡度排水沟进行V字形、“拱桥形”或“梯形”坡度设计,将环库截洪沟设计为低于库区表面;改滩面反坡为顺坡设计;对稀薄覆土或裸露滩面实施库顶部压覆碎石、上部覆土并恢复植被;闭库后加强管理,完善监测设施。     

厚硬顶板弱化前后垮落致灾数值模拟研究

针对采空区大面积顶板垮落对采区机械设备及工作人员造成的冲击灾害问题,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立顶板弱化前后块体冲击地面的三维计算模型,研究顶板弱化前后垮落体引起巷道内飓风风速的变化规律及冲击载荷对工作面煤层的影响。结果表明：在顶板下落过程中,由采空区到巷道口处,飓风速度呈增大趋势,且在巷道口处风速急剧增大,但风速在巷道内随着距巷道口距离的增大而衰减;随着顶板下落时间的增加,巷道内的风速整体呈上升趋势,但巷道内风速的衰减速率逐渐降低,且风速峰值随着所在位置与巷道口距离的增大呈对数衰减;大面积顶板垮落使工作面煤层出现应力集中现象,顶板弱化放顶循环步距控制在30 m以下可显著降低飓风的影响范围及冲击载荷对工作面煤层的影响。     

山坡地形下崩落采矿法开采引起大范围地表开裂的数值分析

针对程潮铁矿东主井工业场地开裂严重、产生的崩落角很小，并造成东主井严重开裂的现象，进行了有限元分析计算。计算考虑了地表地形的复杂情况。结果表明，崩落角过小与地表形状有关，由于崩落区的形成，坡脚失去支撑，使位于山坡地上的井筒局部处于拉应力状态，并使井筒拉裂。计算结果为井筒的维护提供了理论依据。