顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

铁矿老采空区空间分布精细探测方法与应用

准确探明铁矿老采空区的空间分布特征对采空区地表塌陷灾害防控至关重要,针对现有探测精度难以满足采空区治理需求的问题,提出了一种高精度磁测法定平面、天然源面波法和可控源音频大地电磁法定层位、钻孔钻探法做修正的铁矿采空区精细探测方法。以顿丘铁矿老采空区为工程背景,采用高精度磁测法进行磁场特征探测,推断老采空区平面分布范围,在此基础上,融合天然源面波法和可控源音频大地电磁法的技术优势,获得采空区不同位置、深度上地层电阻率和波速变化规律,进而推断采空区垂向分布范围及深度,最后利用钻孔钻探法对物探结果进行对比修正,实现了铁矿老采空区空间分布的精细探测。顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面形态近似于歪葫芦形,面积为4 992.5 m2;采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,采用平均厚度法计算的2#矿体群采空区体积为112 281.33 m3。探测结果与采掘基础资料有较高的契合度,研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定的指导意义。     

大爆破采场跟踪三维探测及其可视化分析与计算

针对凡口铅锌矿S6#南采场工程实际,运用三维激光探测仪CMS对S6#南采场空区进行跟踪探测,通过复合跟踪探测模型实现了采空区三维空间信息的完整获取及其三维可视化。利用地质资料所构建的设计模型与复合模型在垮塌最严重区域内剖面对比,准确获取了S6#南采场两帮垮塌程度(其中最大垮塌宽度接近5 m),确定了两帮边界信息,为周边采场回采爆破设计提供依据。通过对S6#南采场回采指标的量化,准确计算出了回采贫损率,其中贫化率为5.67%,损失率为0.17%,实现了采场贫损率的可视化计算。     

罗河铁矿采空区三维激光扫描及应用分析研究

针对传统采空区探测依靠全站仪测量存在劳动强度大、测量结果不准确等问题,采用BLSS-PE矿用三维激光扫描系统对罗河铁矿45-3#和47-3#采空区进行了现场扫描,构建了采空区三维实体模型,并在此基础上计算了采空区体积,说明了传统统计方式存在的不足;计算了矿房的超欠挖体积,为准确量化矿房损失率和贫化率提供了基础数据;基于采空区边界进行了二步骤回采设计,说明了采空区边界对于降低矿房损失贫化的重要意义。     

组合式崩落法在铜坑矿92#矿体中的应用研究

92#矿体与91#矿体重叠区域范围大,在91#矿体回采过程中,重叠区域内产生了较多采空区,并且采空区大多冒落而形成了松散的垮落体环境,导致目前92#矿体开采技术条件异常复杂,部分采场面临上中段仅单进路,三面为采空区,中部中段为双进路,下中段为完整进路的特殊开采条件,很难实现单一空场法或崩落法进行回采,并且存在回收率低,容易受地压应力、火烧灰等诸多危险危害因素影响。本研究以92#矿体T106单元作为试验采场,根据矿山常用的崩落法与空场法的开采经验,结合各中段现有开拓工程,运用组合式崩落法提前切断顶部地压应力,最终实现了T106单元的安全高效回采,有效避免了底部矿石回采过程中的地压安全问题,为开采铜坑矿92#矿体类似技术条件的采场提供了一种安全可靠的技术参考。     

近巷道下部矿体开采对巷道稳定性影响数值模拟分析

针对某矿山主要运输巷道下方、老采空区上方矿体回采对主要巷道的影响,通过建立相关模型并利用有限元分析软件FLAC~(3D)进行了数值模拟分析。结果表明,该矿体的回采会使采空区边界部位发生应力集中现象,其中最大主应力值为32 MPa,最小主应力值为7 MPa,同时矿体开挖会使上部巷道产生最大约9.9mm的位移,建议在生产作业时合理留设矿柱或采取相应支护措施以保证安全。     

采空区三维精密探测技术在冬瓜山铜矿的应用

介绍了三维激光探测系统的基本组成、工作原理和特点,通过在冬瓜山铜矿采空区三维形态的精密探测应用研究,精确测绘出冬瓜山采空区实际边界,准确地计算回采贫化损失率,分析了采空区顶板安全状况.实践表明,CMS采空区三维精密探测技术为我国金属矿山空区动态监测、矿柱回采爆破设计、回采贫损控制以及采空区稳定性分析等生产管理和过程控制研究,提供了有效技术手段.     

新城金矿竖井保安矿柱的三维圈定与模拟回采

竖井周边矿体的开采对竖井的稳定性有重要影响。新城金矿Ⅺ#矿体在主竖井下部,首先应用三维软件圈定了竖井保安矿柱并统计压矿量。统计结果显示,依据规范圈定的竖井保安矿柱导致Ⅺ#矿体大部分资源不能被回采。针对这一问题,在Ⅺ#矿体与竖井三维模型的基础上,建立了FLAC3D数值计算模型,并按2种方案进行了模拟回采。数值模拟结果表明:Ⅺ#矿体保安矿柱内部矿石回采具有可行性,回采造成的塑性区主要集中在采空区周围以及充填体内部;回采将导致竖井底部变形较大、应力集中较突出,是关注的重点区域。研究结果为竖井周边矿体的开采提供了理论指导,具有重要的实践意义。     

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。     

基于CMS精密探测的采场贫化损失计算方法

采矿损失率和矿石贫化率是表征矿山企业采矿技术和管理水平的重要指标。针对传统贫化损失测定方法工作量大，操作困难及测定数据不准确的实际问题，提出了一种新型的基于CMS精密探测的采场贫化损失的计算方法。介绍了CMS的工作原理及其对采空区的探测过程，阐明了基于CMS精密探测的采场贫化与损失计算的具体方法。以冬瓜山铜矿采场空区精密探测为实例，运用矿山三维设计软件Surpac，创建采空区、采场设计单元及底部结构等三维模型，并通过模型间的布尔运算，准确获得了探测采空区的实际边界和体积，以及实际采矿过程中的超挖量、欠挖量及采场空区内的存留矿量，从而较为准确地计算出采场的贫化率和损失率。     

长壁开采老采空区带状注浆设计方法

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论：控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可采用带状注浆充填.当开采深度小于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,注浆孔间距为2倍的浆液扩散半径;当开采深度大于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,给出了带状注浆充填注浆孔间距计算公式及注浆孔布设原则.注浆孔首先应布置在距离工作面边缘内20 m范围内、急倾斜煤层上山方向和断层发育区域,以充填采空区边缘的空洞和欠压密区.     

煤炭地下气化气化工作面径向扩展探测研究

地球物理方法可以实现燃空区的间接探测,而钻孔探测可以更直接地获得燃空区样品,深入了解地下气化工况及燃空区形貌。依托煤炭地下气化现场试验工程,采用直接钻孔探测及取样,对获取的煤、岩、焦、渣样品进行了元素分析及灰分分析,采用XRD,SEM-EDS对其矿物质组成进行了表征。研究结果表明,高活性褐煤煤层空气气化,气化面的径向扩展宽度小于17 m。在沿主气化通道径向扩展4 m附近,煤层经历了高温气化反应并伴随高温特征矿物质的生成,气化后煤层残炭约为10%,煤层的气化引起了上覆盖岩层的松动与坍塌;距离气化通道径向扩展17 m位置,接近气化传热的边缘,只有上部煤层受到热的影响,煤层顶板未发生变形;在此基础上绘制了燃空区综合形貌图。     

基于空区实测的隐患资源回收综合技术研究

金属矿床地下开采形成的大量采空区不仅危及矿山的安全,而且对资源的充分回收造成严重的困难。因此,以先进的空区探测系统为手段,开展以空区精密探测为基础的相关技术的研究与应用,已经成为我国金属矿山安全生产所面临的重大前沿研究课题。综合运用理论分析、现场探测、地质建模等方法,以空区激光探测系统、矿业软件Surpac为主要工具,针对铜坑矿隐患资源回收具体工程实际,开展基于空区实测的复杂边界矿柱回采可视化技术的研究,获得了准确的矿柱三维模型及爆破设计参数,为有效回收隐患资源提供了重要的基础。     

论大腔体合成金刚石技术中的几个问题

回顾了六面顶液压机合成金刚石腔体大小发展的历程，简要地从设备、工艺、原材料三大方面探讨了Ф35mm以上腔体合成工艺中的一些问题，指出随着腔体的扩大，传压介质、组装结构的重要性更加突出。     

某大型露天矿山境界优化工程实践#br#

露天矿山受边坡滑坡、崩落、变形失稳、泥石流、塌陷等地质灾害影响或受矿石产量需求及价格变化影响需要调整剥采比,采、选、冶技术的进步导致矿石品位发生大的变化,一些大型露天铁矿山在中后期的生产过程中不可避免地存在不适应该矿山初步设计的情况,势必需要开展境界优化工程加以修正而获得必需的安全保障和良好的经济效益。以我国某大型露天铁矿山为例,从资源、安全、经济、组织技术等方面分析了开展境界优化的必要性,总结了境界优化一般应遵循的安全、资源合理回收、经济等原则,并对境界优化前后结果进行了对比,同时对该矿山在境界优化实施过程中遇到的问题及解决的措施进行了分析探讨,取得了预期效果,可供同类矿山参考。     

轧制镁合金板材超塑性变形时的空洞损伤行为

通过扫描电镜观察、定量分析和数学模型，研究热轧AZ31B镁合金板材超塑性变形过程中的空洞损伤演化行为。轧制AZ31B镁合金板材超塑性变形时产生空洞化现象，空洞形核于晶界处，尤其是在三叉交界处。空洞不断长大、连接是引起材料断裂的原因。空洞出现连接或聚合的同时，存在二次空洞的形核和长大。得出了AZ31B镁合金板材超塑性变形损伤材料特征参数和损伤变量临界值，为镁合金板材超塑性变形失稳、成形极限理论预测和成型工艺参数优化提供了依据。     

金属矿采空区信息获取及管理研究

本文采用空区探测系统CMS对空区进行精密探测,并运用大型矿业软件SURPAC对探测数据进行处理,准确获得了采空区的三维形态、空间位置、实际边界、体积、顶板面积等信息。在此基础上,运用数据库技术成功地研制了在Windows XP操作平台上运行的空区信息管理系统,从而为金属矿采空区信息的有效获取及管理提供了一种有效的技术手段。     

全尾砂胶结充填技术在李楼铁矿中的应用

简述李楼铁矿基本概况及全尾砂胶结充填的基本工艺流程。将全尾砂浆、水泥及适量调浓水经两段连续搅拌均匀后形成充填料浆,并通过充填钻孔及井下充填管路自流输送至采场空区进行充填。通过对李楼铁矿-200m水平16-1#、16-3#、16-5#采场空区进行充填,确保了-180m水平矿体及二步矿柱的安全回采,同时提高了铁矿石回采率,降低了贫化率。     

基于充填采煤的保水开采理论与实践应用

针对煤矿开采导致矿区水资源环境破坏的严重问题,根据矿区顶板含水层赋存特征,提出基于充填采煤的保水开采理论和技术。运用充填采煤顶板运移规律和控制机理,构建了充填采煤顶板含水层稳定性的力学模型,并得出了顶板含水层稳定性的边界条件,运用相似模拟试验分析验证了充填采煤对顶板含水层的保护机理及作用。研究结果表明:顶板稳定隔水层下沉量包括充前顶板下沉量、充后顶板下沉量和直接顶岩体特性下沉量,其破断的边界条件为hb≤Hb;随着密实充填率的增大,顶板稳定隔水层下沉量减小。通过对邢台煤矿充填工作面现场实测进行分析,发现应将充填体的密实充填率提高到68%以上,才能保证顶板含水层的完整性。