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。     

梨树沟铁矿多空区残矿安全回采技术研究

梨树沟铁矿南部采区为倾斜中厚矿体,应用浅孔留矿法开采,因矿体倾角变化大,矿房开采高度不一,形成了多个大小不等的小型采空区,有的空区已经发生冒落,多数空区处于亚稳定状态,空区内部与周围存留大量残矿,同时空区冒落威胁了下部矿体的开采安全。在分析空区顶板矿岩临界冒落跨度的基础上,本着诱导空区围岩安全冒落和保持残矿回采工作面与空区隔离的原则,提出了先崩落空区内矿柱释放空区顶板冒落能,再用分段空区、崩落与诱导冒落相结合的方法回采残矿的技术方案。该方案实施半年多来,采准工程施工与回采的安全条件良好,有效控制了顶板围岩的冒落形式,实现了小型多空区残矿的安全回收与空区危害的协同治理。     

崩落法纵向分区开采冒落危害防治技术

针对崩落采矿法纵向分区开采过程中冒落危害防治这一关键安全技术问题,以小汪沟铁矿在矿体延深方向划分为3个分区开采为依托,运用理论分析方法,指出了各分区冒落危害的主要种类,其中上位分区为落块与陷落危害,中位分区为冒落冲击气浪与落块危害,下位分区为落块危害。同时,依据3分区的位置特点及矿体条件,调整回采顺序以利用连续回采面积控制初始冒落形式,并针对冲击气浪、落块、陷落危害,分别提出作业点与冒落体边缘保持5 m以上安全距离和在出矿口预留6 m厚散体隔离垫层、严禁作业人员进入空区出矿、地表堆石隔离人员进入陷落区等技术措施,适应了不同冒落条件下的安全需求,现场应用效果良好,为崩落法纵向分区开采矿山提供了安全技术保障。     

采空区顶板冒落形成冲击气浪的研究

因采空区顶板冒落产生冲击气浪,以某矿为例,研究顶板冒落的两种方式,即“打气筒”型和“绕流”模型。通过对空区顶板冒落方式的分析,顶板冒顶方式为“绕流”模型,以理论计算方式,算出顶板块体冒落和整体冒落产生的最大气流速度分别为0.47 m/s、37.77 m/s。采场零星冒落条件下距离块石边缘处4 m,气流不会对人体产生危害。以此分析,可以对空区顶板冒落问题进行指导。     

大型采空区顶板冒落危害预测

某矿31-1#矿体采空区暴露面积6000 m2,高度达65 m,在其下部有一定矿量需要进行回采,空区一旦冒落,将对下部作业人员和设备造成巨大的危害。通过对采空区稳定性、冒落形式进行现场调查,并结合现场实际,建立了采空区顶板冒落危害预测模型,对空区顶板围岩大批量冒落和零星冒落进行了危害预测,并根据预测结果,提出了相应的预防措施。     

桃冲铁矿采空区处理方法研究

结合桃冲铁矿井下空区赋存状态，分析了顶板围岩的可冒性以及冒落危害的程度，提出并实施了扩展采空区顶部面积、诱导采空区顶板围岩自然冒落的采空区处理技术，实现了并下空区冒落无事故、空区残留矿量得到安全回收的良好效果。     

充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示：冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。     

团城铁矿采空区冒落规律辨识及冒落危害防范

通过对采空区围岩冒落规律、冒落危害的分析,因地制宜制定防范措施,成功地解决了团城铁矿残矿回收与空区安全等重大技术难题,实现了空区冒落无事故、大量回收残矿的目的,取得了良好的经济效益与社会效益。     

空区顶板冒落冲击气浪的强度计算及挡墙设计

采空区顶板冒落所产生的冲击气浪会对井下人员、设备等产生严重的危害,一般采用封闭、崩落、充填、支撑处理空区,其中封闭法最简单,在空区与外界的通道架设封闭挡墙。采用流体力学理论及空气动力学理论计算出空区顶板冒落时所产生的冲击气浪强度,并得到冲击气浪对空区封闭挡墙的压力。根据材料力学理论,通过抗剪强度及抗拉强度的校核,计算出挡墙的安全厚度不小于1.9 m,为封闭空区提供了有效的理论依据。     

复杂条件下不规则空区围岩冒落时空演化特征研究

复杂条件下不规则空区围岩冒落一直是裂隙岩体冒落研究领域的难点之一,岩性、断层、节理、空区形态及周边空区等条件越复杂,空区围岩冒落特性越难表征。石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区,同时该空区北侧还分布4个非法盗采诱发的隐伏空区,严重威胁了矿山安全生产。为此,提出了集三维探测、三维建模与三维数值模拟于一体的不规则空区围岩冒落范围预测方法。利用三维激光扫描技术探测空区形态与位置分布,在Rhino软件中利用复杂地层条件和空区最大不规则断面建立三维数值模型,基于3DEC研究周边空区开挖形成的采动应力影响下的M2主空区围岩时空演化特征,得到空区围岩最大冒落范围,并以空区水平截面半径和横向最大冒落范围之和确定安全隔离区半径,用以保障空区安全治理与周边矿体安全生产。研究表明：M2主空区围岩冒落活动在向上扩展的同时,也在沿矿体走向方向发展,且北侧围岩冒落范围远大于南侧。此外,通过开采安全隔离区外部南侧矿体,可有效利用已有采准巷道和中深孔穿孔工程,使该矿产能得到有效衔接。     

龙桥铁矿缓倾斜中厚矿体崩落采矿法覆盖层研究

龙桥铁矿主要采用无底柱分段崩落采矿法开采,矿床顶板岩体质量良好,一般认为难以自然冒落形成覆盖岩层,根据近几年的地质调查及生产实践并辅以空区监测,证实顶板岩体虽然质量良好,但断裂构造发育,使其随生产进行可以自然冒落。生产中矿山采用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,取得了良好的效果。     

基于临界冒落跨度理论的残矿协同开采技术研究

采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约铁矿残矿资源回收的关键性技术难题.为了解决某铁矿残矿回采和空区治理的难题,基于临界冒落跨度理论,兼顾资源开采与隐患处理,提出了某铁矿残矿回采和空区治理的协同技术方案,并开展工程案例分析.研究表明:针对残矿复杂的时空分布特征,将空区及残矿为 A、B、C 三个区,对 A 区进行封堵处理,爆破崩落B区内的矿柱及夹石,使岩体自然冒落;采用无底柱分段崩落法开采 C 区内的残矿,估算出残矿回采率约为７８％,贫化率约为２５％,实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一.同时,应用数值模拟软件验证了残矿回采及空区治理协同技术方案的可行性.研究结果可为空区隐患影响下的残矿回采提供了技术参考.     

石人沟铁矿采空区分段充填治理方案研究与应用

石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区。空区形态三维探测结果表明,空区活动剧烈,顶板和周边围岩边界不断扩展,严重威胁了矿山安全生产。根据石人沟空区特征和生产现状,提出了4个区段的分段胶结充填治理方案,通过室内充填料浆在冒落散体中的渗流特性及散体胶结充填体的强度特性实验,确定了充填料浆的浓度为68%,底部充填区段料浆灰砂比为1∶4,-270 m～-165 m水平充填料浆灰砂比为1∶8,顶部充填灰砂比为1∶12的充填技术参数。并利用3DEC模拟了分段充填后顶部围岩冒落范围的变化情况,结果表明,充填能够有效控制空区顶板和周边围岩的冒落和扩展,至少要充填至-210 m水平,才能保证相邻矿体探采的安全性。经过2个阶段的充填后,空区的冒落活动明显降低,只存在-165 m水平以上的小范围零星冒落,空区充填效果显著。     

三维电法及激光扫描技术在矿房空区探测中的应用

矿房空区探测是地下金属矿山进行空区充填治理的前提.以某铁矿地质条件复杂、冒落风险大且没有作业空间的大直径深孔矿房为工程背景,以矿房顶部中段沿脉及穿脉巷道为作业面,采用三维高密度直流电法,以光滑约束最小二乘法为原则进行反演分析,获得不同高度的顶板和垂直切片图、电阻率等值线图,对多个矿房空区是否存在异常冒落情况做出正确判识...     

书记沟铁矿相邻空区诱导冒落技术研究

本文针对书记沟铁矿两个形状不规则的相邻中型采空区条件,在空区围岩可冒性分析的基础上,研究提出在散体垫层防护下、崩落两空区之间岩柱、将相邻两空区连为一体进行诱导冒落的采空区处理方案,与原强制崩落顶板围岩方案相比,不仅处理费用低,而且施工安全条件好,实施后取得了空区处理不影响生产、空区大冒落零事故的良好效果。     

基于残差型G-LSSVM的岩石冒落高度及碴石厚度预测

受限于空区形成条件及其变化的复杂性、随机性,传统用于空区顶板围岩冒落高度及碴石厚度预测的方法往往预测精度偏低。为此,在结合各种单一人工智能预测方法优势的基础上,提出了一种新的预测模型--残差型灰色最小二乘支持向量机预测模型（G-LSSVM）,将该模型应用到某铁矿的覆盖层冒落高度及碴石厚度预测中,预测的结果与实际钻孔摄影监测相比,结果极为接近。研究表明：残差型G-LSSVM用于覆盖层冒落高度及碴石厚度预测是有效可行的。     

联合采矿法回采挂帮矿时采空区的临界冒落跨度研究

露天转地下过渡期挂帮矿开采方法有多种,其中联合开采是解决过渡期产量平衡的有效方法。使用联合采矿法会形成非连续的采空区,这些采空区将影响矿山的安全生产,因此,需要研究安全合理的空区处理方法,诱导冒落法是近几年兴起的一种新型空区处理方法,采用诱导冒落法时需要提前确定采空区的临界冒落跨度和散体垫层的安全厚度,文章结合某铁矿挂帮矿体的实际情况,首先利用解析法计算出空区的临界冒落跨度和散体垫层安全厚度,然后通过数值模拟对矿柱回采过程中空区顶板围岩的位移、应力进行分析,补充验证了采空区的临界冒落跨度,并证明了采用此方案处理采空区的可行性,对矿山的生产施工具有一定的指导意义。     

构造应力型矿山顶板覆岩移动冒落响应特征研究

为了分析自然崩落法在覆岩整体性较好的构造应力型矿山应用的可行性,以龙桥铁矿为工程背景,借助数值计算、现场监测手段,重点对顶板岩层移动冒落力学响应机理进行研究。结果表明:构造应力促使离空区一定距离的顶板覆岩形成明显的应力集中区,并随空区跨度增大沿顶板覆岩向地表方位移动,同时伴有应力集中和应力释放的现象,构造应力成为破坏顶板覆岩完整性的动力源,增加顶板覆岩自然冒落的机率;空区的形成,使得空区相邻顶板覆岩为拉应力区,且随空区跨度增大沿倾向和纵向方位扩展,拉应力值呈平稳增加趋势,当跨度趋近临界跨度时,顶板覆岩拉应力值增大明显,预示着空区顶板呈现移动冒落现象;空区跨度继续增大时,覆岩拉应力值在保持平稳波动外,顶板覆岩遭受拉伸剪切破坏的范围在扩大,顶板岩层也在持续冒落。     

某矿采空区处理技术

观察了某矿采空区冒落过程,判断空区冒落线形态为拱形,利用拱形冒落原理,分析顶板围岩的受力状态,提出了采空区处理方法,限制了空区的有效暴露面积,对空区进行适时充填。