海下金矿床开采岩体破裂及灾变的微震监测研究

三山岛金矿是我国唯一的海下开采金矿,其开采面临着采场围岩破碎、支护困难、上盘稳定性差并容易形成贯穿上盘的突水通道、具有海水下溃淹井的危险。采用微震监测技术能够对采动过程中采场围岩及上盘岩体的稳定性进行实时动态监测,达到评价、预测和预警的目的。阐述了微震监测系统的选型依据,并根据三山岛金矿安全开采需要进行了微震监测系统布置,分析了微震监测数据,对三山岛金矿上盘稳定性进行了评价。     

海底探矿安全监测监控技术在三山岛金矿的应用

三山岛金矿是我国非煤矿山真正意义上的首家海底采矿矿山。随着矿山海底探矿、凿岩生产、深部地压应力的释放等原因,从而导致岩体破裂,发生各种微震、岩爆等现象,对正常生产产生影响。矿山通过引进完善配套的海底探矿安全监测系统,对矿区的实际开采安全状况进行实时监测,再合理科学地进行后期分析,确定微震、压力及水害事故预防措施,最终实现矿区安全高效开采。     

山东金青顶矿区深部矿体开采诱发微震活动分析

随着金青顶矿区开采深度的增加,地应力值逐渐增大,造成巷道围岩破坏越来越严重,且具有一定的岩爆倾向性。为进一步探究金青顶矿区深部开采诱发岩体破裂失稳规律,在金青顶矿区深部建立矿山微震监测系统,连续实时采集井下微震活动信息,对-825 m中段Ⅴ号矿体11#试验采场开采活动进行连续监测,重点分析开采扰动下岩体破裂前累计视体积、能量指数和施密特数等微震参数的变化特征,得出当前矿体整体损伤程度较小,岩体破裂主要是由岩体开挖以及爆破振动引起。     

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。     

山东黄金两项科研成果达到国际领先水平

由山东黄金集团三山岛金矿和中国科学院地质与地球物理研究所合作完成的"海底金矿开采矿坑涌水动态监测与突水规律研究",以及三山岛金矿与北京科技大学共同完成的"三山岛金矿岩石力学与岩层控制技术研究"两项科研成果顺利通过专家鉴定,两项成果均达到了国际领先水平。专家组一致认为,《海底金矿开采矿坑涌水动态监测与突水规律研究》成果,属国内首次系统开展的海底开采条件下金属矿山矿坑涌水动态监测与突水规律研究,整体技术先进、创新点突出,研究成果总体达到了国际领先水平;《三山岛金矿岩石力学与岩     

IMS微震监测系统在矿山中的应用设计

针对我国金属矿山在向深部开采过程中存在的地压显现问题,通过对微震技术工作原理分析及微震技术对地压灾害预警应用的可行性分析,确定采用IMS微震监测系统对凡口铅锌矿应用微震监测应用设计,确定IMS微震监测系统传感器、工作台站及井下数据中心的布局,为凡口矿设计出有效井下地压微震监测系统,为进一步开展地压灾害预警及防控研究奠定基础。     

采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15 m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14 m.      

煤矿冲击地压监测和防治技术的研究现状及进展

随着开采深度的增加,冲击地压已成为威胁我国煤矿安全生产的主要因素之一。冲击地压监测技术可分为综合指数法、钻屑法和测量法等常规监测法和地质电法、微重力法、声发射法、微震法和电磁辐射法等地球物理监测法;冲击地压的防治技术以煤层注水、开采保护层、爆破卸压及开槽卸压等为主。通过比较各监测方法的优缺点及适用条件,指出以电磁辐射为代表的地球物理监测法具有非接触、连续动态监测、对生产影响小等优点;在深部开采条件下,可采用多种防冲技术相结合的综合防冲技术,以提高冲击地压的治理效果和改善矿井的安全生产水平。     

微震监测技术在矿产采空区监测中的应用

根据某铁矿深部矿体的开采技术条件和采矿方法的实际情况,通过合理布置微震监测探头、收集数据并进行理论分析,研究找到了该监测区域内的地压活动规律,且用于指导安全回采矿体。     

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。     

玲珑金矿微震监测台网布设优化

微震监测系统的方案优选涉及多个指标,为简化方案优选流程,利用主成分分析法（PCA）构建了微震监测台网综合优化分析模型。首先,基于玲珑金矿大开头矿段微震监测系统构建和运行阶段矿山的实际情况,从经济和技术条件2个方面选取了8个指标构建了综合评价指标体系。在进行模型解算后,用2个新的综合指标（主成分）替代了原始的8个指标,这2个指标包含了原始数据91.9%的信息量。最后以信息贡献率作为新的综合指标的权重系数,计算各方案的综合评价值,优选出方案Ⅲ综合性能最好。     

某深井矿山微地震活动研究

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽铅锌矿是我国一个千米深井矿山,其下属8号矿体采深已达1200余米,矿体赋存条件复杂,地应力高,导致微地震活动频发。本文根据微震监测数据及井下开采活动,对微震活动的时空分布、诱发模式以及预测预报进行了研究。结果表明:微震活动的时空分布主要与开采活动及地质构造有关,根据发生位置、震级大小、破坏特征可将微地震的诱发模式分为应变破裂、矿柱冲击以及断层滑移破裂三类,阐述了各自的发生机制。提出以地震学参数-活动率∑N/△t、视体积VA、能量指数EI的时间序列曲线来预测矿震灾害,并对其物理意义及破坏过程中可能出现的特征进行了理论分析,现场应用后证明:地压灾害发生前,活动率∑N/△t及视体积VA急剧增加,能量指数EI突然降低。     

金矿井下采矿技术及方法的选择

随着我国金矿资源的采矿力度[]以及采矿深度不断增加,要采用先进的采矿技术及方法,减少由于过度采矿造成的地质环境问题。针对这一情况,进行金矿井下采矿技术及方法的选择。首先,提出金矿井下采矿技术,分别为:金矿深井采矿技术、缓倾斜金矿采矿技术以及金矿无废采矿技术。再通过对金矿井下采矿方法的研究,根据金矿井下采矿技术选择对应的空场采矿法、填充采矿法以及崩落采矿法,致力于为提高金矿采矿工作效率奠定良好的基础。     

山东平度旧店金矿床的成矿特点及深部盲矿预测标志

胶东地区是我国主要金成矿区之一,经过多年的开采,金储量严重不足;为延长现有金矿开采期,近年来在矿区深部及外围寻找盲矿,并取得了一定成效。研究并总结旧店金矿区深部盲矿定位预测的方法与标志,总结应用经验,对其它地区深部找矿有一定的借鉴作用。     

金属地下矿山深部转产过程中的产能接续优化

为了实现金属地下矿山开采由浅部转向深部过程中产能平稳接续,以三山岛金矿为研究对象,结合矿山多区段联合开采的复杂生产格局,综合考虑产能均衡、品位均衡与各项生产系统能力限制等约束,构建以多矿区资源综合开采价值最大为目标的产能接续规划优化模型,在Python和Gurobi环境下实现优化模型构建与解算.优化结果表明,通过对矿山深部转产过程中的产能接续进行规划优化,得到的最佳产能接续与生产任务分配方案可以在有效保证多矿区协同开采、产能均衡稳定的同时,提升矿山开采的综合经济效益.     

焦家断裂带深部地下水水化学特征及其变化规律研究

焦家断裂带位于龙（口）莱（州）断裂带的南段,为胶西北地区三大著名的金成矿带之一,分布有新城、焦家、寺庄和马塘等多个大中型金矿。为研究焦家断裂带深部水化学特征及其变化规律,选取了焦家断裂带上多个矿区的抽水试验孔的深部地下水水样13个,对这13个水样进行常规阴阳离子含量统计分析,并对焦家断裂带走向和倾向上深部地下水水化学变化规律进行分析。结果表明：焦家断裂带深部地下水水化学类型以Cl-Na型和Cl·HCO3-Ca·Na型为主,矿化度（TDS）在0.77~9.66 g/L之间,多数为微咸水和咸水,部分为淡水。焦家断裂带深部地下水的强酸大于弱酸。TDS与Cl-存在显著的线性正相关关系,与Na+、Mg2+之间存在较好的正相关关系,而与HCO3-、SO42-、Ca2+之间的相关关系不明显。对比分析表明,在焦家断裂带走向上,由南至北,Cl-、Ca2+含量和矿化度基本呈上升趋势。在焦家断裂带倾向上,由东至西,由浅部至深部,Cl-含量和矿化度呈上升趋势,且下盘含水层的Cl-浓度随深度变化较上盘含水层Cl-浓度随深度变化快。该研究成果为区域内深部地下水的合理开发利用提供了指导。     

基于Surpac软件的归来庄金矿区矿化空间分析

归来庄金矿床位于中生代铜石杂岩体的东部边缘,是我国最大的隐爆角砾岩型金矿床,金矿主矿体受控于F₁断层。为揭示主矿体深部矿化空间特征,指导深部找矿,利用Surpac软件建立了归来庄金矿主矿体三维地质模型。在对样品数据进行样长统计分析、处理特高品位等工作后建立块体模型,运用3次距离幂次反比法对金矿床资源量进行估算,并通过生成1-1号和1-2号矿体在不同方向和深度的品位变化趋势曲线,对三维模型金矿体估算结果进行验证与分析。通过建模实现了归来庄金矿体的三维可视化,通过分析建模结果,在深部发现了不整合面上还存在一层矿化体,为磨坊沟式金矿,可作为下一步深部找矿的方向。     

高温深井通风降温技术的适用条件研究

随着矿山开采深度的不断增加,“三高一扰动”恶劣开采环境问题日益突出,给矿井通风降温工作带来极大困难。对于深井矿山,仅采用通风降温难以满足深部开采的需要,系统研究高温深井矿山通风降温技术的适用性问题,对矿山深部开采具有重要的理论意义和工程适用价值。首先从热力学角度,揭示风流在通风线路中的热交换规律;其次利用差分法原理计算深井筒风流温度,并依此推导出巷道和回采工作面风流温度变化趋势;然后结合采场安全生产允许温度进行反推,最终获取通风降温条件下的可采极限深度计算公式,并选取广西铜坑矿锌多金属矿体作为工程应用试验区进行论证分析。结果表明：基于风流的热交换模型可以推导出风流在井筒、巷道及工作面的温度计算公式,该公式与低温梯度、风流流经路径长度有关;假定工作面温度达到安全开采允许最高温度,可反推出该条件下矿山可采极限深度和巷道通风极限长度（仅采用通风降温措施时）;基于铜坑矿区锌多金属矿的实际条件,代入相关数据,验证计算所得极限开采深度符合实际,即所推导公式是可行的。     

基于幂律规则的滨海矿山巷道涌水混合比分析

滨海采矿引起的突涌水灾害对矿山的安全生产构成了极大威胁,计算巷道涌水的混合比,进一步分析其演化规律对于突涌水事故的防治具有重要意义.将幂律规则应用于三山岛金矿巷道涌水混合比数据的统计分析中,根据2个已有的混合比研究结果,采用概率密度函数p(S)对相邻2个监测周期的海水比例波动事件进行了拟合,拟合的相关系数分别达到0.9...     

胶东地区矿产与地热资源共采可行性浅析

地热作为一种清洁环保的绿色能源，其有效利用是我国实现双碳目标的重要方向之一。但在矿产资源开采，尤其是地下矿山向深部开发过程中，由于受地温梯度影响，导致矿井温度过高，成为制约矿山生产的重要因素，为维持正常生产，矿山多采取加强通风或人工降温的方式进行处理。如何在矿山开发过程中将地热资源变害为宝，实现资源开发利用的双赢，是值得探讨的难题。胶东是我国最大的黄金生产基地，也是我国东部地热资源最为丰富的地区之一。该区地热和矿产资源具有相似的动力来源和运输通道，使二者在空间分布上具有高度重合性，诸多大型矿山不仅矿产资源储量大，地热资源也相当丰富，是最有望实现地热与矿产资源共采的地区。在分析胶东地区地热和矿产资源分布成因的基础上，梳理了我国低温地热资源利用的现状，认为胶东地区金矿资源埋藏和开采深度较大，建议对三山岛、金青顶、新城、玲珑金矿等利用相对成熟的低温地热供暖技术，治理矿山热害的同时实现矿产与地热资源的共采。