三山岛金矿海底开采井下沉降特点及影响因素浅析

三山岛金矿新立矿区是我国首例实施海底开采的金属矿山。为了研究新立矿区井下矿体围岩变形破坏特征,以与矿体走向垂直的55号勘探线为监测剖面,通过布设井下四等水准监测系统,对55号勘探线剖面内不同深度开采中段巷道顶板围岩的垂直位移进行了长期监测。分析结果表明：（1）海底不同深度各中段矿体开采引起的变形均表现为对上盘岩体的影响范围大,而对下盘岩体影响范围小,越靠近矿体（或控矿断层F1）部位,顶板围岩的下沉量越大;（2）各中段的累积沉降量曲线总体上表现为不对称漏斗形,其中较浅部的-200 m中段与-240 m中段累积沉降量曲线底部较为平缓,呈近似“锅”状,而深部的-320 m、-400 m、-480 m和-600 m中段沉降曲线呈“漏斗”状;（3）新立矿区矿体厚度、开采深度、开采强度、围岩岩性、围岩岩体结构以及充填效果是影响海底倾斜矿体开采围岩变形的因素,其中,矿区内控矿断层F1的存在直接影响围岩变形曲线的形态。     

基于围岩应力测量的矿块结构参数优化

曹家洼金矿Ⅱ号矿体307、308采场顶板曾发生垮塌,为了掌握该矿体开采过程中的围岩应力及地压显现特点,采用应力解除法并辅以顶板下沉观测和矿柱外形观察的方式,结果表明采场长度达35m时,开始出现拉应力,并随长度的增加而增大;采场高度超过20m之后采场压力逐渐增长;顶板下沉量随采场跨度增大而增加,最大下沉量为8mm。开展采场围岩应力测量,其结果用以指导矿块设计和采场顶板控制收到了良好的安全、经济效果。     

江西涌山矿山突出事故特征及控制因素分析

涌山矿是江西省矿山开采突出最严重的矿区之一,自建矿区至今总共发生了98次矿体坍塌。结合涌山矿山地质资料,运用矿山地质理论,对该矿主采矿层的突出实例进行统计分析,总结出涌山矿山开采坍塌易发生在逆断层的上盘和歼灭端等规律特征。并通过分析矿体岩性、断层和构造构造等因素对矿井突发事件的影响,认为矿体结构有重要影响,断层构造是导致矿体坍塌的控制因素。     

急倾斜相邻矿体的采动对夹层稳定性的影响

急倾斜相邻矿体开采过程中夹层稳定性的研究是一个新的课题. 文中以会宝岭铁矿为工程背景,通过数值模拟和现场监测技术,揭示了在开采扰动作用下矿岩的应力分布情况和夹层的变形情况.发现在开采后夹层上部所受的应力会略微的降低,而在底部应力又会相对集中,此处易于引发夹层的破坏.在临近矿体的围岩中会产生应力沉降区,而在围岩深部又会形成应力增高区. 夹层主要呈“弓”字型发生弯曲变形,且下盘岩石的变形总量要大于上盘岩石,合理的回采顺序应该是从夹层上盘向下盘进行开采. 所得研究成果对类似矿山的生产开采有一定的参考价值.      

中深孔采矿法在新城金矿的研究与应用

新城金矿ⅴ# 矿体属于典型厚大破碎矿体。结合矿山实际情况,采用预控顶上向中深孔分段充填法开采矿体。通过预控顶支护有效地保证了采场顶板和上盘围岩稳定性,并采用上向扇形中深孔回采矿石,实现了矿体安全连续高效开采。     

厚大矿体自然崩落岩层移动角BP神经网络预测

为了预测倾斜厚大矿体自然崩落过程的岩层移动范围,选取矿体上盘围岩岩性、下盘围岩岩性、上盘围岩构造特征、下盘围岩构造特征、开采深度、开采厚度及矿体倾角为影响因素,以人工神经网络中的误差反向传播网络模型推导上盘、下盘岩层移动角。结果表明,BP神经网络预测Borska Reka厚大矿体超大规模自然崩落过程上盘岩层移动角为65.1°,下盘岩层移动角为72.2°,预测精度高,预测结果为合理布置地表工业场地及地表沉降监测提供了理论依据。     

基于3DEC的柴胡栏子金矿全面采矿法残留矿柱稳定性分析

柴胡栏子金矿全面采矿法采场残留矿柱资源回采过程中面临的关键问题是如何有效地控制岩层的变形和破坏,以及合理调控采场地压。采用3DEC数值模拟软件模拟了无矿柱回采和人工膨胀矿柱替代原生矿柱回采的2种回采方案。模拟结果表明:矿柱的存在极大地改善了上盘围岩的应力状态,与无矿柱开采方案相比较,围岩最大拉应力由0. 861 6 MPa降低为0. 124 57 MPa,围岩最大压应力由9. 509 MPa降低为8. 601 9 MPa,上盘围岩最大下沉量由3. 245 mm降低为1. 514 7 mm,采场顶板未产生塑性区,采场顶板的稳定性较好。工业试验表明:采用人工膨胀矿柱替代原生矿柱的方式回采残留矿柱能够确保回采过程中顶板的安全与稳定,有效地延长了矿山的服务年限,保障矿山可持续发展。     

留矿法与分层法在重叠矿体中的综合使用

在断层中,有部分重叠矿体,对矿体开采有着很大的影响,有很大部分矿石无法回采,回采率降低,在资源枯竭的今天,造成资源浪费。在断层中,利用下向分层法切割回采断层上盘矿石,利用留矿法切割回采断层下盘矿体。在进行分层法和留矿法的综合利用,最大程度的进行了矿体的切割与回采。缩短了开采矿石单体的时间,矿石资源得到了充分的挖掘,节约了开采时间,增加了经济效益。     

三山岛海底金矿开采充填体与顶板岩层的变形监测研究

三山岛金矿新立矿区是我国第一个从事海底基岩矿床开采的金属矿山,主要可采矿体均赋存于海底下部20～670 m的岩体中,矿体与海水间仅靠2～3 m厚的海底黏土隔水层隔离。为保障矿山安全生产,根据新立矿区具体的采矿地质条件,选择-200 m中段63线13#、71线17#和111线37#穿脉巷道,埋设了6个测点的埋入式智能记忆型位移计。每个穿脉巷道的测点均按2种方式布设：一种是上向倾斜钻孔穿过下盘围岩、充填体与下盘围岩的接触带和充填体,用以监测充填体与下盘岩体的相对变形;第二种是上向倾斜钻孔穿越F1主裂面下盘岩体和上盘岩体,用以监测断层上下盘岩体的相对变形。通过2013年9月至2014年12月的现场监测,获得了监测期间开采活动引起的充填体及顶板岩层的移动变形特征。监测结果表明,海底充填体和上盘围岩的变形量较小,表明三山岛金矿新立海底采场充填体和上盘围岩在监测期间保持了很好的稳定性。     

三山岛金矿海底开采F1断裂防突结构可能的破坏形式分析

不同矿山具有不同的突水形式和突水机制,对于完全位于海底之下的三山岛金矿新立海底矿区,其水文地质条件、围岩力学属性、矿体形态及其与断层的相对位置决定了其突水机制不同于其他矿山尤其是煤矿常见的突水机制。新立矿区防突结构可能的破坏形式与矿体顶部第四系黏土隔水层以及F1断裂带断层泥隔水带紧密相关,顶板隔离层破断突水和F1的滑动突水是目前可能的突水模式。针对海底矿床开采特有的水文地质结构,在阐明防突结构本质属性的基础上,采用数值模拟手段,分析了不同开采工况下F1断裂防突结构可能的破坏形式。模拟结果表明,当开采规模不大时,F1断层滑动范围仅局限在采空区附近,对顶板隔离层部位F1不会产生影响;但随着海底开采规模的扩大,顶板隔离层部位的F1最终会产生滑动。     

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。     

倾斜矿体采动与断层活化作用引起竖井变形的物理模型试验

倾斜矿体开采引起的地表变形与断层活化问题给矿山工程带来重大隐患,如竖井破坏。为了研究倾斜矿体采动及断层活化作用下竖井的变形破坏规律,引入一种软材料小模型物理模拟方法,对不同倾斜角度矿体、不同倾角断层下的模型进行开挖试验。结果表明:该方法能够较好地模拟典型的工程地质现象;在试验工况下,矿体倾斜角度不同,则自重应力场中的竖井受到采动影响的程度不同;处于开挖区上方的隐伏断层,倾角极缓时具有一定屏蔽垂直位移的作用,缓倾断层活化对水平位移的影响和陡倾断层活化对于垂直位移的影响具有某些相似性和对称性;倾角越接近45°,断层活化作用越强烈,对地表起伏度的影响越大,且竖井更有可能产生上部沉降、底部拱起的现象。     

滥泥坪铜矿三维地应力测量及巷道布置优化研究

随着矿山开采深度的持续增加，深部高地应力作用下矿区的地压灾害发生率逐渐增长。为使矿区能够安全合理地开展生产工作，准确测量区域内的地应力分布情况，并在此基础上进行巷道布置优化研究很有必要。采用套孔应力解除法对滥泥坪深部3个中段进行三维地应力测试，并对三维应力场分布特征进行分析。测量结果表明：滥泥坪矿区应力随深度基本呈线性增长，实测的各中段最大主应力值在28.62~43.10 MPa之间，原岩应力场以水平构造应力为主，总体表现为NNW-SSE向，根据测量结果调整巷道布置方向并建立三维地质模型对巷道稳定性进行分析，研究结果对巷道布置和矿山安全生产具有重要的指导意义。     

河北安妥岭钼矿床地质特征及找矿方向

摘 要：安妥岭矿区位于河北省涞水县北部,地处华北地台北缘、燕辽钼（铜）成矿带西南端。该成矿带受区域NNE向上黄旗-乌龙沟深大断裂和紫荆关-灵山断裂的联合控制。在总结区域地质背景、矿区地质特征的基础上,分析区内岩石地球化学特征、构造特征、岩体侵入位置与矿体分布之间的关系,初步探讨安妥岭钼矿床的控矿因素和矿床成因,认为安妥岭钼矿床属于中-低温热液型矿床。提出NNW、NW向断裂活动促进矿体的进一步富集,在岩体西部存在着大量与成矿有关的断裂,是下一步找矿重点;矿区东部岩体与地层接触部位的隐爆角砾岩也是矿体富集的有利部位。本研究为矿区深部及外围探矿提供了新的找矿方向。     

基于采场结构参数优化后的充填体强度数值模拟

合理的采场结构参数能够有效控制岩体位移,改善围岩应力分布状态,提高采场稳定性。为确定高尔奇铅锌矿采场最优结构参数,根据矿山地质条件和矿体赋存状态,建立5种采场结构模型,通过有限元软件ANSYS进行数值模拟,综合考虑顶板、间柱和充填体柱的拉应力、压应力及位移变化,引入安全系数对各模拟方案进行对比分析。结果表明：拉应力在模型边界发生应力集中现象;压应力侧帮靠近采场两端处发生压应力集中现象;随着空区跨度的增大,位移量呈逐步增大趋势;综合安全、经济和技术等因素,最终优选出的采场结构参数为75.0 m×6.0 m×1.8 m。但由于矿山自身条件制约,矿山过渡阶段拟采用的采场结构参数：矿房为75.0 m×3.5 m×1.8 m,矿柱为75.0 m×6.0 m×1.8 m。为确定与之匹配的充填体强度,再次进行数值模拟,确定最佳充填体强度范围为1.2~1.4 MPa。矿山过渡阶段的实践表明,该方案提供了安全的作业条件,取得了良好的经济效益,对于类似矿山开采具有一定的借鉴意义。     

分段崩落法回采顺序对进路受力状态影响分析

某金矿主要开采 7-2# 矿脉,矿体及围岩节理裂隙发育,且矿体赋存深度超过 500m,在较大地应力条件下围岩受采动影响极易冒落。该矿浅部资源采用干式嗣后充填采矿法时岩层不易控制,且留设矿柱造成高品位矿石损失率较高,冒落的围岩混入矿石中使贫化率居高不下。为解决上述问题,在开采深部资源时变更为进路式无底柱分段崩落法开采,而不同进路的回采顺序对与之相邻的回采进路受力状态影响较大,为提高进路内凿岩、出矿作业的安全性,需深入分析回采顺序与进路稳定性之间的关系。结合实际,本文提出了 5 种进路回采顺序,并通过 FLAC3D 数值模拟对各回采顺序条件下进路的受力进行了分析,结果表明采用双翼阶梯式回采方式,进路周边围岩应力分布较为均匀,回采进路一定时期内能够保持稳定,可大幅提高进路内作业安全性。     

胶东邓格庄金矿床深部成矿特征及找矿方法组合

牟乳成矿带是胶东地区重要的金成矿带之一,近年来其深部找矿取得了较好效果。在分析总结邓格庄深部金矿床地质特征、矿体空间分布及围岩蚀变特征的基础上,提出了深部找矿方法,分析了深部找矿潜力。邓格庄金矿床为产于侏罗纪玲珑型花岗岩中的大型金矿,深部主矿体赋存标高为-350～-733 m,矿体受金牛山主断裂西侧分支断裂的控制。分析认为,NNE向与NE向断裂交会部位、断裂走向转折部位及倾角由陡变缓的部位是成矿有利地段。研究提出,结合阶梯式成矿模式理论,可控源大地音频电磁测深、井中激电测量、EH4系统、构造叠加晕测量和钻探验证等是开展深部找矿的有效方法组合。进一步指出,邓格庄金矿具有良好的深部找矿前景,Ⅱ-1号矿体深部54~86勘探线和Ⅲ-6号矿体深部62~110勘探线2个区域为深部找矿的有利靶区。     

卧虎山铁矿采场极限暴露面积回归优化模型

地下矿山开采中,合理的采场暴露面积是保障采矿作业安全的前提,采场暴露面积作为地下采场的主要结构参数需要进行优化。以卧虎山矿27-31线为研究对象,运用3DMine-Midas- Flac^3D耦合建模技术,构建了地表、矿体和采场的精细化模型,在采场长度参数为30 m和40 m的条件下,设计了10种采场暴露面积计算方案,通过数值模拟获得采场顶板最大拉应力和两帮最大压应力,基于此建立了采场暴露面积与顶板最大拉应力及两帮最大压应力的回归优化模型,在有安全系数的保障下确定了采场极限暴露面积。研究结果表明：（1）经采场稳定分析,最大压应力主要出现在采场两帮的围岩,而最大拉应力出现在顶底板;（2）通过建立采场暴露面积与最大拉应力和最大压应力的回归函数关系曲线,获得暴露面积与应力的关系规律,即在相同采场暴露面积条件下,采场越长则拉应力越小,而在相同拉压应力限值情况下,采场越长则极限暴露面积越大;（3）以矿山生产安全系数1.3为基数,通过回归函数曲线规律,根据采场矿体的赋存条件,以30 m和40 m的采场长度值,确定卧虎山矿的极限暴露面积分别为450 m²和600 m²。当岩体力学参数改变时,亦可采用回归函数曲线规律自适应判定采场极限暴露面积和采场跨度。     

青海哈茨谱山南铜矿地质特征及成因分析

哈茨谱山南铜矿位于祁曼塔格-都兰成矿带东段,该成矿带是青海省近年重点勘查的重要成矿带之一。文章通过认真总结和分析矿床地质特征,认为该矿床成因属于岩浆热液型铜矿床。区内铜矿体基本呈层状或带状分布,矿体走向与F2断层走向基本一致,认为F2断层是矿区内主要的控矿和容矿构造,印支期岩浆活动为整个成矿作用提供了热源和矿源条件,含矿热液在上升过程中萃取了围岩中部分含矿热液,为成矿提供了必要条件。研究认为,该矿区具有良好的找矿前景,有必要开展深入系统的地质勘查工作。