耦合于暗空场的矿山地压演化规律研究

针对矿区经济可持续发展与西部开发所遇到矿山地压4大难题①非煤矿山3个群次灾难地压显化规律;②大量民窿老采空区的大面积地压灾害控制与治理;③国家及省(区)级"特大事故隐患区"屡治不愈;④深井岩爆及其触发上覆隐患区机制.在综合剖析众多地压灾害实例、主控因素体系、宏观破坏特征基础上,得出了耦合于暗空场的矿山地压演化规律,即①民采空区与未充填暗空场为特征空间;②以开采扰动为主的多种因素作用促成特征空间动态破坏;③决定于暗空场条件的不同类型动态破坏形式决定了对采场结构体系的等效静态荷载分布;④静-动-静耦合作用下矿山地压演化.提出耦合于暗空场的矿山地压研究3个阶段程式与动静耦合数值计算发展,阐明了作为特例的局部矿山地压研究方法的特定使用范围.开创性发展了地压研究方法,成功地用于高峰矿实践.     

地下矿山开采地质灾害控制的创新研究

简要论述了国内地下矿山地压、地表沉陷等地质灾害领域的急待解决的重大难题 ,指出了其创新决策思路 :宏观破坏特征、主控因素特点、灾变机制与规律、研究程式与方法、矿山实践。分别就特大事故隐患区的地压灾害、构造应力型矿山地表沉陷问题作了创新论述 ;介绍了高峰 10 0号矿体冒落矿震与地压灾害 ,武钢程潮铁矿西采场的独特地表沉陷控制等成功实例     

广西高峰矿区地压灾害控制的创新研究与治理

简要论述了100号矿体地压灾害事故隐患及其成因,研究了高峰矿区大面积地压灾害的灾变机制与规律,指出高峰型地压灾害破坏活动以应力强度型的冒落矿震形式为主,由此再不同程度地激发各采矿场及矿山结构体的地压活动与破坏。针对主控因素特点,制定并实施了充填采空区、密闭采空区通道防空气激波和加强地压监控等灾害治理措施,成功控制和消除了矿区地压灾害隐患     

预测模型在柿竹园矿地压灾害预测预报中的应用研究

地压灾害预测模型是矿山地压灾害预测预报系统的关键组成部分。建立了能容纳、调用、更新海量数据,具备多种分析模型及方法分析处理数据,较准确实施地压灾害预测预报地压,灾害预测模型在柿竹园多金属矿地压灾害预测预报中的成功应用结果表明,矿山地压灾害预测研究应用可以起到促进矿山安全管理的积极作用。     

冲击地压发生的影响因素与微震监测可视化研究

济宁三号煤矿深部开采深度超过600 m时，开始出现了冲击地压事故，并且随着开采深度的持续增加，这种灾害越来越严重，往往导致重大的人员伤亡和财产损失。“煤—围岩”系统构造的复杂性、地质构造的不确定性等因素，使得冲击地压发生机理十分复杂、影响因素颇多。根据该矿的地质条件，系统研究了地质构造诱发冲击地压的机理，分析了“断层蠕动”效应及褶皱受力状态，认为煤层的开采深度对冲击地压的发生起主导影响；同时，也分析了最大主应力及工作面回采时次生应力的变化情况，为冲击地压重点区域的监测提供数据支持。利用微震监测系统与Surfer软件对冲击地压的重点发生区域进行预测，预测结果能清晰地阐述该矿冲击地压的发生规律，为冲击地压灾害的防治提供了依据和理论指导。     

浅析生产矿井冲击地压治理途径

<正> 我国矿井地质条件复杂,随着矿井开采深度的延深,发生冲击地压灾害的矿井显著地增加。 1 冲击地压发生原因煤矿冲击地压是在井工开采过程中,当开挖空间所加到周边煤体的集中应力,超过了煤层承载的极限强度时,以突然、猛烈的弹性能释放,造成巷道及采场破坏的现象。其宏观前兆不明显,巨大的弹性能量释放,使煤体冲出、一巷或多巷同时破坏、重型设备位移、人员来不及撤出,造成重大灾害。冲击地压与顶板来压或冒落有显著的不同,见表1。     

防治冲击地压综合措施的应用

冲击地压是矿山巷道周围煤、岩体在其原始力学平衡状态破坏时,由于变形能的突然释放而产生的一种以急剧、猛烈的破坏性为主要特征的动力现象,是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。千秋煤矿自1988年发生第1次冲击地压以来,已发生破坏性冲击地压20余次,煤炮现象频繁。为解决这一威胁矿井生产的重大安全问题,采取了多项综合防治冲击地压的措施。主要介绍了千秋煤矿冲击地压指标,冲击地架加强支护,制订爆破作业时的特殊工作制度,探索(上接第13页)以塑性变形方式消耗弹性能的能力压发生规律,重点介绍了各种防治冲击地压措施的应用。预测预报冲击地压、组织职工专门学习防冲击地压增加,煤中储存的可恢复弹性能减小。     

我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治

总结了我国煤矿冲击地压灾害发生的特点,分析了冲击地压、岩爆和矿震之间存在的联系和区别,建立了煤矿冲击地压的3种力学模型:材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压和结构失稳型冲击地压。提炼出煤炭开采中的冲击地压研究需要解决的4个方面的科学问题:地质赋存环境对冲击地压的作用机制及量化分析方法、深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征、采动应力分布和能量场的时空演化规律与多因素耦合致灾机理、煤矿冲击地压的监测预警与防治方法,总结归纳了近年来我国在冲击地压机理与防治技术方面的研究成果以及存在问题,指出了今后我国煤矿提高冲击地压防治水平的努力方向。     

冒落矿震动能释放及其破坏性的研究

未处理空区或暗空场冒落矿震触发系统地压是我国矿山灾难地压的主要形式。冒落矿震触发系统地压灾害是一个静-动-静耦合作用的过程, 其中冒落矿震动能释放的大小及其破坏过程的研究是整个研究的关键。建立了冒落矿震动能释放的大小及其破坏过程的研究方法及公式体系, 首次综合考虑了岩体强度、碎胀系数、侧向塌陷等诸多因素对冒落矿震动能释放大小的耦合作用, 并将岩体碎胀系数引入动能计算公式体系中。     

张双楼煤矿冲击地压隐蔽致灾因素分析及治理技术研究

江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿(以下简称“张双楼煤矿”)为冲击地压矿井,针对冲击地压隐蔽致灾因素,系统开展了不同区域冲击倾向性鉴定、不同尺度冲击危险性评价;利用微震监测系统,从微震能量分布与历史矿压显现规律,分析得到了矿井冲击隐蔽致灾因素。建立了致灾因素“全时全频”监控体系;采取了区域与局部相结合、地质与生产因素双消除的技术策略,分别研发了大采深、煤层合成区、坚硬砂岩区、断层构造区等致灾因素的针对性消除技术方案;同时,提出了张双楼煤矿冲击地压治理理念,建立了冲击地压致灾因素管控体系,实现了冲击地压致灾因素区域性与超前性的“灾源消除”。通过多年现场应用,防冲效果显著,对于深部复杂条件冲击地压矿井灾害控制具有较强的指导与借鉴作用。     

微震监测在高寒高海拔金属矿山的应用与实践

甲玛铜多金属矿海拔4 000～5 407 m,该矿存在着大量采空区,为防止井下采掘活动出现冒顶、片帮及矿柱破裂等动力灾害,有必要对其进行地压监测。而在对这种高寒高海拔金属矿山进行地压监测的研究非常罕见。本文应用微震监测技术对该矿进行地压监测,首先介绍了甲玛矿地质条件和围岩情况,接着描述了甲玛矿微震监测系统的结构与监测点位置,然后对监测数据进行微震数据分析和应力分布情况分析,掌握高寒高海拔金属矿山地压活动时空演化规律。     

盾构密封舱土压预测及优化控制智能策略

盾构掘进过程中开挖面压力失衡易导致地表塌陷或隆起的灾难性事故。由于密封舱土压的变化情况与开挖面压力密切相关,因此精确预测及控制密封舱土压是有效预防开挖面压力失衡的关键技术之一。为建立密封舱土压的预测模型,首先从机理上对密封舱土压与掘进参数的关系,特别是刀盘扭矩对土压的影响,做了详细分析,以此为基础确定了密封舱土压模型新的输入输出参数。然后建立了依据密封舱压力传感器数据、基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的土压预测模型。并且基于此预测模型,以密封舱内四点土压预测值与设定值偏差最小为优化指标,采用粒子群算法（PSO）对控制参数进行在线优化,实时控制密封舱土压平衡。最后结合现场施工数据进行了仿真对比分析,验证了模型的有效性和准确性,为准确预测和控制密封舱土压,保证掘进过程安全提供了技术支持。     

洛阳市龙门山废弃露天矿山地质环境影响评价及修复研究

洛阳市龙门山生态修复区位于风景秀丽的龙门石窟景区东,近年来矿山开采活动,对龙门山造成了一系列的矿山地质环境问题。洛阳市坚决贯彻习近平总书记生态文明思想,牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念,开展废弃露天矿山地质环境修复。本文通过对研究区开展矿山地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏及土地损毁等矿山地质环境影响评价,划分了矿山地质环境恢复治理分区,讨论了矿山地质环境修复措施。结果表明：研究区矿山地质灾害危害程度小,对含水层影响小,地形地貌景观和土地资源破坏严重;矿山地质环境恢复治理区域划分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区,其中重点防治区面积6.47hm2^,次重点防治区9.73hm2^,一般防治区面积20.15hm2^,针对评价成果研究区采用“坡面危岩清理+地形地貌重塑+土壤重构+挡土墙+截排水渠+植被重建”等修复治理措施。研究成果对同类型露天矿山的地质环境影响评价及修复研究具有一定的借鉴意义。     

某地难选冶稀土矿工艺矿物学特性研究

根据矿物性质及研究目的,采用化学分析、粒度分析、物相分析、显微鉴定、MLA矿物自动分析及扫描电子显微镜等手段对该稀土矿进行了详细工艺矿物学特性研究。结果表明,矿石中主要矿物为角闪石、长石、榍石、方解石,独居石矿物粒度主要集中在0.002～0.01 mm,且多以包裹体的形式赋存于角闪石和榍石等矿物中。矿石中稀土TREO含量为1.357%,且稀土主要以独居石的矿物相形式存在,是难选冶稀土矿石。     

稳定渗流时基坑支护结构上水土压力的研究

基坑支护结构上水土压力的大小是关系基坑稳定的重要因素。基坑开挖，坑周地下水产生流动，会对支护结构产生影响。针对这一情况，利用流网分析了在基坑周围存在稳定渗流时支护结构上水土压力的变化，并对其变化进行了分析与对比计算，得出绕支护结构的稳定渗流减小了主动侧的水压力，但总的水平压力变化不大；被动侧的水压力有所增加，但总的水平压力减小较多。     

台阶式加筋土挡墙土压力计算研究

土压力计算是加筋土挡墙设计的基础.阐述了实际设计中常用的简化计算方法和传统弹性力学计算方法,但是根据以上两种方法得到的计算值与实测值相差甚大,因此在实际设计中很难得到广泛推广.借鉴了上面两种方法的不足之处,提出了一种计算台阶式加筋土挡墙土压力的新方法,用该方法得到的计算值与实测值吻合的较好.     

大深铁矿采空区的管理与充填

大深铁矿为地下开采,地质及水文地质条件相对简单,但随着矿山开采深度的增加及采空区的不断加大,其地压问题及相应的地质灾害隐患越显突出.为有效防止和减少地质灾害发生,对采空区管理及废石回填采空区进行初步探讨.     

深部开采矿井矿压异常显现研究

为了研究济三煤矿6304工作面在回采过程中的矿压异常显现现象,在矿压观测的基础上,通过理论分析和研究的方法,掌握了该工作面矿压异常显现特征。指出了该工作面矿压异常显现区域,基本顶垮落步距、煤厚、辅助运输巷沿空留巷、断层、富水顶板、开采深度是该工作面发生矿压异常显现的主要原因。工作面加快工作面推进速度、支架初撑力不低于3 389 kN可以有效确保深部开采矿压异常区域的安全生产。     

挑檐式结构无底柱阶段崩落采矿法试验研究

崩落采矿法在实际生产过程中矿石损失贫化较难控制，放矿过程中废石漏斗的形成与破裂是造成矿石损失贫化的主要原因。为延缓放矿过程中废石漏斗的形成和到达放矿口的时间，提出了一种挑檐式结构的无底柱阶段崩落采矿法。该方法以阶段为单位，使得每个下分段都超前其上分段一个挑檐距离，在回采巷道工作面形成挑檐结构，回采工作都在其正上方挑檐结构的遮掩下进行。为验证挑檐结构方案的放矿效果，利用多分段放矿模型进行了挑檐结构下放矿和传统结构下放矿2组物理模拟试验，认为在保持矿石回采率80%的情况下，挑檐结构的矿石贫化率可降低5.3个百分点。在弓长岭井下矿-280~+48 m段4-5号穿脉进行了挑檐结构工业性试验，分别对挑檐结构和原结构进行了9个崩矿步距回采的放矿跟班测定。结果表明：挑檐结构与原结构相比，贫化率可降低3.8个百分点，主要原因是挑檐结构可阻挡顶部覆盖岩石，使其向本分段崩落矿石后方移动，而不出现侧漏现象，提高了纯矿石放出量，矿石贫化减小。上述分析进一步表明：挑檐结构方案施工简单，适用于中等稳定以上矿体地下开采。