孟家堡子铁矿岩移控制方法研究

孟家堡子铁矿露天开采完成后,位于+70 m水平以下的矿体采用无底柱分段崩落法开采,随着井下采矿的进行,覆岩已经冒透至露天坑底,形成了大规模的地表塌陷坑,岩移活动对地表办公区及竖井构成了严重威胁。目前矿山存留的废石无法满足地表塌陷坑充填需求,致使塌陷坑边壁岩移发展无法得到有效控制。根据临界散体柱支撑原理,试验研究了尾砂替代废石充填地表塌陷坑的岩移控制新方法,分析了不同尾砂浓度及散体粒径分布下的尾砂渗透特征,得到了受散体下落高度影响的尾砂混入高度预测表达式。研究表明：70%~80%浓度下的尾砂混入高度范围为130.76~42.36 m,该浓度范围内的尾砂混入高度小于塌陷坑内散体覆盖层的最小厚度,即采用该浓度范围内的尾砂充填地表塌陷坑是安全可行的,最终确定的现场合理尾砂充填浓度为75%~80%。为确保充填作业安全顺利进行,将塌陷坑划分为斜面充填区与饱满充填区,提出了沿塌陷坑轴向与径向三向协同充填方法,为矿山安全、绿色、高效开采提供了有力保障。     

采空区预留矿柱与充填协同处理技术研究

以排山楼金矿井下采空区处理为研究对象,对井下工程地质和岩体稳定性进行了调查,分析了采空区的冒落进程,计算了采空区临界冒落跨度和冒落高度,并对可冒性进行了评估,以Ⅷ勘探线为界将采空区划分南北两个区域,采用预留"L"型支撑矿柱和监探充填技术进行采空区综合治理,得出了维稳矿柱宽度为18m,确定了监测钻孔及充填井位置和深度,实践结果表明:利用监控充填系统实现了对采空区冒落进程的有效控制,确保了废石充填方案的安全实施。     

基于塌陷空区治理的采矿方法选择与实践

受大量不明采空区及井下开采作用影响,毛坪铅锌矿出现了大范围采空区坍塌,严重危及地表及矿山的安全生产,通过2年地表注浆加固、封闭充填等塌陷空区综合治理,取得了控制塌陷坑变形的可靠效果,同时科学论证选择下向进路充填采矿法开采深部矿体,生产实践采出矿石7.48万t,矿石损失率为3%,贫化率为6%,新增利润1.02亿元。     

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。     

安徽霍邱矿区地表塌陷普查分析与对策

近几年安徽霍邱地区发生了多起地表塌陷事故,通过对该地区矿山开采现状的普查,发现引起地表塌陷的主要因素是地下采空区未及时充填和地下水的大量抽排所致。通过对各个矿山的实际调研和塌陷机理的分析,建议矿山应该有序的充填采空区,特别是深厚比小于10的浅地表下的采空区,对地下水应该采用堵排相结合的方法处理,为霍邱地区地表塌陷控制提供参考。     

露天地下协同采矿充填方法

针对弓长岭铁矿东南区低品位铁矿床平行矿带条件、高落差开采引起的地表塌陷区控制需求,分析了用常规充填法控制地表岩移所面临的产能低与经济效益差等问题,研究了塌陷坑内散体对实体边壁的控制作用,提出了利用临界散体柱原理控制地表塌陷范围的新型充填方式;试验研究了移动散体的结拱条件,揭示了塌陷坑内散体流动的连续性,得出向塌陷坑充填废石不会发生结拱陷落危害的结论;观测分析了塌陷坑壁面的构成,揭示了两帮围岩主要沿结构弱面向塌陷坑片落或滑落的特性,据此提出了沿塌陷坑轴向、径向协同排放废石以防治边壁滑落危害的安全充填技术;此外,地下采用大结构参数无底柱分段崩落法开采,在增大开采强度的同时均衡塌陷坑散体的下降速度,形成了露天地下协同采充方法。理论分析与工业试验表明,该方法可大幅度提高采充生产效率和改善采充作业环境,为急倾斜平行矿带低品位铁矿床环保型高效开采开辟了新途径。     

金属矿空区冒落诱发地表塌陷范围的计算模型探讨

从采空区冒落过程入手,建立了采空区冒落诱发地表塌陷范围的计算方法。研究发现,地表的初始陷落是采空区剩余空间的突然上移,在重力场作用下,采空区冒透地表时对应的冒落等价椭圆中心在地表的投影位置,可作为地表塌陷坑中心的期望位置;而塌陷坑的尺度可根据采空区冒透地表时的剩余空间体积进行估算。该方法在小汪沟铁矿的应用结果表明,本文建立的地表初始塌陷位置估算式与实际误差不超过5%,该方法可用于估测地表塌陷的时间与空间,为地表陷落灾害的安全经济防治提供依据。     

充填采矿法在某石膏矿应用的可行性分析

我国石膏矿以地下开采为主,广泛采用房柱采矿法,资源利用率较低,采空区冒落及地表塌陷等已成为制约石膏矿山发展的瓶颈。采用充填采矿法,可提高资源利用率,保障地表村落及建筑物的安全,提高矿山作业人员及矿区周边居民的生命与财产安全。为此,对广西合浦某石膏矿应用充填采矿法进行了可行性分析。     

充填采矿法在某石膏矿应用的可行性分析

我国石膏矿以地下开采为主,广泛采用房柱采矿法,资源利用率较低,采空区冒落及地表塌陷等已成为制约石膏矿山发展的瓶颈。采用充填采矿法,可提高资源利用率,保障地表村落及建筑物的安全,提高矿山作业人员及矿区周边居民的生命与财产安全。为此,对广西合浦某石膏矿应用充填采矿法进行了可行性分析。     

采空区失稳导致的地表塌陷处置措施研究

针对采空区失稳导致的地表塌陷问题,采用Hoek-Brown强度准则确定某矿宏观岩体力学参数,通过FLAC3D 数值模拟研究,圈定出地表移动范围并进行安全监测,提出采用选矿厂全尾砂胶结充填塌陷区域及采空区的处置措施,有效解决地表陷落、采空区存在的安全隐患问题及尾砂排放带来的安全环保问题,实现矿山的绿色开采。     

地采矿山转露采的开采程式研究

为了回收原地采矿山遗留的隐患资源,建立了完善的地采矿山转露天开采方法体系,指导地采矿山转露天开采的平稳转型。针对采场下方存在原地采留下的采空区,露天开采前对存在较大安全隐患的大型空区和空区群进行前期集中治理以实现宏观露天开采环境再造,开采中对影响施工安全的局部区域的小空区和盲空区进行综合探测分析和崩落爆破处理以实现微观采场作业条件再造。并总结了地下开采转露天开采矿山生产组织和现场管理的要点,为实现地下开采转露天开采矿山空区治理与露天开采施工协同作业奠定基础。     

露天矿崩落法处理复杂空区后的安全评估方法

露天矿崩落法处理大型复杂空区后需进行安全分析。结合某露天矿多年采空区治理的实践,提出了待评估区的分区原则,分区内已处理空区塌实程度的分析方法,分析了下部空区稳定性的主要影响因素,制定了半定量的崩落法处理空区后的安全评估标准,该标准以处理空区塌实程度、下部空区稳定性影响因素、虚渣厚度等指标为基础,共有19种不同情况的指标组合,对应着安全、相对安全、相对危险、危险、极危险等五大类危险程度。结合空区实例,应用新提出的安全评估方法对处理后的E区1334复杂空区进行危险程度评估,该爆区共分为49个分区,从塌实程度分析,41个分区塌实或基本塌实,4个分区局部未塌实,4个分区未完全塌落;从危险程度评估,该爆区共有16个安全分区、4个相对安全分区、3个相对危险分区、14个危险分区、12个极危险分区;不同的充填图案分别代表充填爆区内每个分区的危险程度,可直观显示不同区域的危险程度和范围;安全评估可为后期资源的安全回收提供可靠的依据,E区1334爆区已累计成功回收矿石量300万t。     

采空区稳定性的三维有限元模拟

某矿采空区的存在,可能诱发冲击地压灾害。为了评价其稳定性,应用三维ANSYS程序模拟了采空区的形成过程,并应用先进的矿柱强度理论校核了ANSYS分析结果。结果表明:该采空区不会发生冲击地压灾害,但可能发生局部冒顶。     

阶段矿房法采场结构参数优化研究

平水铜矿采矿方法主要为阶段矿房法,嗣后部分废石充填,在-385m水平以上存在区域较大、状况不明的采空区群,由于1′03采场顶柱发生垮塌,造成1′03采场-335m中段以上的空区直通地表,大量的废石、废渣填充空区,对井下安全生产已造成严重威胁。为此,在矿山岩体工程地质条件研究的基础上,采用多种计算分析方法对-385m中段1′03采场的结构参数进行优化,为确保采场安全回采提供了依据。     

排山楼金矿采空区充填技术研究

本文根据排山楼金矿采空区稳定到亚稳定的现状,以及地表尾矿库需要保护程度的要求,提出留"L"字形保安矿柱和从地表打井分区充填采空区的综合治理方案。其中北侧空区稳定性较好,用VCR法从地表掘井后,用废石充填+碎石混凝土接顶。南侧空区目前处于亚稳定状态,采取钻孔监控下逐步充填方案,即从稳定性较好部位向稳定性较差部位依次打井充填。在充填井的施工与充填过程中,用钻孔监测空区冒落状况,建立报警系统,确保施工安全。此外,对于南侧空区,还考虑了一旦冒透地表后的散体充填黄泥的防渗处理预案。目前该方案正在实施中,其中北侧空区已用VCR法凿井42m。初步实施效果与分析表明,上述监控充填方案,能够较好地适应空区围岩的稳定状态,可使空区得到安全、经济、高效治理。     

东升庙矿柱回采顺序研究

对东升庙铅锌矿矿柱的形成与分布进行分析和调查.随着矿柱的回采,空区暴露面积增大,其冒落形成的空气冲击波将会造成巨大的危害.运用空气冲击波理论,计算了采空区临界冒落面积,得出空区允许的最大跨度为159m;对不同回采顺序的矿柱应力分布进行了分析,最终提出了从中央向端部推进的矿柱回采顺序.     

隧道穿越采空区的稳定性分析与研究

以小江口隧道和坪地煤矿为研究对象,根据工程所在地的地质条件和围岩特点,利用数值模拟的方法,对采空区的稳定性及其对隧道的影响进行分析研究,并针对分析结果提出相应的治理方案,从而为小江口隧道的安全施工和营运提供理论支持。研究结果表明,一、二盘区留设的点柱稳定性较差,不能起到长期支撑顶板的作用,一、二盘区部分采空区会产生顶板冒落;隧道K线ZK67 555至隧道出口段、D线ZK67 466至隧道出口段两侧各90m范围内的下覆老采空区需进行充填处理。     

利用塌陷坑修建尾矿库的场地稳定性评价

应用地下采空区调查，地质雷达测试及控制钻探等勘测资料，对向山硫铁矿在国内首次利用塌陷坑修建尾矿库的场地稳定进行了分析评价。结果表明，在对某些特殊地段进行处理并做了监测工作的条件下，在该矿利用塌坑修建尾矿库是可行的。