水库下伏采空区覆岩裂隙探查与综合防治技术

以火石咀煤矿8712工作面采空区注浆充填治理工程为背景,基于开采沉陷理论,利用钻孔波速测试和压水试验,阐明了综放开采后上覆岩层裂隙发育特征。结果表明:综放开采后上覆岩层整体移动过程中,岩体完整性受到不同程度破坏,采空区边缘处形成呈带状分布水平宽度约60 m的张拉断裂带。采用"库底防渗、采空区充填注浆、影响区域残余变形监测"的综合防治技术,取得良好治理效果。     

玲珑矿区多阶段遗留采空区群稳定性分析及治理

为了有效地治理地下遗留采空区,实现建设无尾矿山的目标,对玲珑矿区多阶段遗留采空 区群稳定性进行分析与治理。 首先采用固定梁理论、简支梁理论和载荷传递交汇线理论分析了采 空区顶板稳定性,并根据面积承载理论和矿柱强度公式分析了矿柱稳定性;其次运用FLAC3D 软件 分析了采空区围岩的应力、位移分布情况,进行稳定性评价;最后根据理论分析和数值模拟结果,将 遗留采空区群划分为稳定、较稳定和不稳定三个等级,并根据划分结果在G16采空区、47脉、50脉 及47-1脉废弃巷道开展了全尾砂胶结充填试验。 研究结果表明:G9、G17和G26采空区处于稳定 状态,G1、G2和G3等17个采空区处于较稳定状态,G6、G7和G10等6个采空区处于不稳定状态。 胶结充填试验结果显示:充填体固结效果良好,同时实现了选矿尾砂的地下安全处置。 在采空区治 理过程中,可根据采空区稳定性分析结果设计合理的治理方案。     

金属矿深部开采巷道位移监测与围岩稳定性分析

针对新城金矿深部开采过程中出现的巷道围岩稳定性问题,采用深部开采位移监测系统实时监测矿区深部采场和围岩变形,基于监测信息,综合分析了围岩稳定状态,揭示了金属矿深部开采过程中影响巷道稳定性的主要因素和岩体损伤与变形规律：软弱结构面是影响深部开采巷道稳定性的内在因素,开采扰动是影响巷道稳定性的外在因素;岩体损伤破坏经历了“稳定-失衡-再稳定”的过程,巷道变形表现出了“急剧增长-缓慢增长-基本稳定”3个阶段;浅部围岩破碎后巷道变形会急剧增大,应及时支护掘进巷道,充填回采结束采场,提高围岩体的自承力。结果对矿山优化开采及地压管理具有现实指导作用。     

莱州市郑海-顾家铁矿采空区稳定性评价

莱州市郑海-顾家铁矿采空区由浅孔房柱法开采所形成。前人勘查工作已基本查明采空区分布情况。基于其圈定的采空区范围、分布特征及其场区地质环境,通过简支梁理论及当量暴露面积法对郑海-顾家铁矿采空区稳定性做进一步地分析。研究结果表明顾家-海郑铁矿采空区处于不稳定状态。加之无序开采、顶板冒落、工程地质条件较差、地下水扰动等因素,采空塌陷及地裂缝潜在危险性较高,建议对其进行注浆充填治理及变形监测任务,以消除安全隐患,保障区内及周边人民的生命和财产安全。     

基于FLAC~(3D)的采空区变形及充填模拟

利用FLAC3D软件,模拟了西石门铁矿中深部开采后采空区的变形及充填效果。通过分析模拟结果,得出采空区形变规律以及充填后的变形改善效果,以此选择了合理的采空区充填方案,为空区的稳定性评价和治理提供了科学依据。     

基于熵权-云模型的采空区岩体稳定性评价

为科学准确地对地下矿山采空区岩体稳定性展开分析评价,选取单轴抗压强度、弹性模量、弹性变形能指数、脆性系数、采空区体积和埋藏深度6项指标构建采空区稳定性评价指标体系。基于正向云模型生成算法,结合信息熵权法计算出各指标的熵权重,建立采空区岩体稳定性评价模型。将模型应用在盘龙铅锌矿-220 m中段的5个采空区稳定性评价中,研究结果发现,该中段采空区处于较稳定和基本稳定状态,符合矿山实际情况,证明了基于熵权-云模型的采空区岩体稳定性评价模型具有良好的准确性和适应性。     

莱州市某铁矿采空区稳定性评价

莱州市某铁矿采空区由浅孔房柱法开采所形成。前人勘查工作已基本查明采空区分布情况。基于其圈定的采空区范围、分布特征及其场区地质环境,通过简支梁理论及当量暴露面积法对采空区稳定性做进一步地分析。研究结果表明该铁矿采空区处于不稳定状态。加之无序开采、顶板冒落、工程地质条件较差、地下水扰动等因素,采空区塌陷及地裂缝潜在危险性较高,建议对其进行注浆充填治理及变形监测任务,以消除安全隐患,保障区内及周边人民的生命和财产安全。     

铁矿床滞留采空区充填治理效果分析

基于有限元理论,提出了以滞留空区充填体安全评价和地表变形控制为主要考虑因素的铁矿床滞留采空区治理效果分析方法。并以典型矿山为例,在分析滞留采空区充填后充填体位移和应力场规律分析的基础上,运用Mohr-Coulomb准则对充填体敏感点进行了安全系数计算,并采用对比法分析了采场开挖不充填和充填2种方案的地表变形控制效果,综合分析了该铁矿床滞留采空区充填治理效果。取得如下结论：充填体垂直方向位移变化值为水平位移的5倍,整体处于受压状态,应力值小于充填体抗压强度;各水平充填体敏感区域的安全系数在5左右,满足要求;采用充填治理后地表变形值降低至50%,充填效果显著;建立的滞留采空区治理效果分析模型,在保证保证充填体强度和接顶率的前提下,对空区充填治理方案实施和类似矿山治理具有指导意义。     

某石膏矿床深部开采稳定性分析

某石膏矿采用房柱法进行回采,开采范围内已经形成大面积采空区,且矿区范围内有村庄,人口稠密。为对-400 m以下深部资源进行科学开采并保障地表建(构)筑物安全,采用数值模拟的方法分析开采对岩体的稳定性及地表变形的影响。结果表明：-400 m以下矿体分层开采后,岩体的最大变形和竖直位移都出现在顶板位置,整体变形均偏小,下沉或底鼓现象并不明显;矿柱部位出现区域压应力集中,最大达26.38 MPa,矿房边墙所受拉应力较小,不超过2 MPa,整体无较大应力集中区域和塑性贯通区;地表沉陷最大位移为2.72 mm,水平变形最大值为0.0035 mm/m,倾斜率最大值为9.1×10^-3 mm/m,曲率最大值为6.74×10^-5 mm/m²,各指标结果表明-400 m以下矿体分层开采整体稳定,对地表建(构)筑物的影响很小。     

基于UDEC的复杂条件下放顶引起的地表沉陷规律研究

矿区地表沉陷是制约地下采矿工作的一个重要因素,在地下矿体开采过程中,岩体逐步松散冒落充填采空区并向上传递至地表,从而引起地表变形移动,不可避免地对地表构筑物及各种设施造成破坏。以金山店铁矿东区为例,利用离散元软件UDEC模拟了该矿区2^#矿体-130 m水平以上矿体开挖以及-270 m放顶工程引起的地表移动变形,探究了二者所引起的地表移动变形规律,为矿山后续工作的开展提供理论依据。     

基于多源信息融合技术的采空区稳定性评价

为降低采空区稳定性评价结论的不确定性,构建了基于D-S证据理论多源信息融合的采空区稳定性评判模型。利用现场工程地质调查、室内岩石力学实验、数值模拟试验、采空区围岩体声发射监测等方法获取的共20种定量和定性的物理量信息,组成采空区稳定性评价多源证据指标体系。运用欧氏距离法确定各证据指标所属评价等级的质量分配函数,采用多比例两两对比法与熵值法确定各证据指标的权重,通过D-S理论对多源证据指标进行信息融合。根据融合结果计算出信任度函数并以此为依据确定采空区稳定性等级。以盘龙铅锌矿-70m中段5个采空区的稳定性分析为例进行了稳定性评价,评价结论与矿山工程实际相符,验证了多源证据指标体系评价方法的可行性和有效性,为采空区稳定性评价提供了一种新途径。     

海下金矿破碎围岩空区治理二次开采稳定性研究

为保证三山岛金矿治理后的二次开采能够安全高效进行,采用FLAC^3D对未治理工况和治理工况下二次开采各阶段进行模拟研究。结果表明:治理工况下采场围岩应力集中区域明显减小,矿柱塑性区仅集中在矿柱表面,隔水层变形小于《有色金属采矿设计规范》所规定的Ⅰ级建构筑物所允许的变形值;治理工程缓解了采场围岩的应力集中和变形、减少了第四系隔水层变形移动,能够有效提高新立矿区岩体的整体稳定性;现场监测结果与模拟结果较为契合,监测值均在允许范围内。因此可认为治理后二次回采过程矿区岩体处于稳定状态,研究结果可为矿山安全高效开采提供依据,并为确定后续监测重点提供参考。     

黄岗铁矿采空区稳定性评价及治理方案研究

为对分段空场法和浅孔留矿法采后的空区进行治理,通过工程地质调查及室内岩石力学实验,获得了开采区域内上盘大理岩岩组、磁铁矿岩组、下盘矽卡岩岩组的岩石物理力学指标;通过计算岩体的稳定性系数,结合Mathews图解方法,得出了岩体的容许水力半径,对采空区的稳定性分级进行了判定。结合国内外采空区处理的经验和矿山实际情况,选择采用废石充填采空区方案对处于过渡区的采空区及其他需要及时处理的采空区进行治理,对其他采空区进行封闭处理。结果表明,实施采空区综合治理方案后,安全有效地对采空区进行了治理,消除了采空区对井下正常生产的影响。     

基于尖点突变理论的水平矿柱稳定性研究

龙首矿岩体复杂破碎,为研究其贫矿体大面积开采过程中预留的30m厚水平矿柱能否保证地表及井下采场结构的稳定,基于尖点突变理论对水平矿柱稳定性进行了分析,并利用SURPAC、ANSYS以及FLAC3D等三维数值模拟软件对矿柱稳定性进行了研究。通过GPS地表监测,验证了理论计算与数值模拟结果的可靠度。结果表明:矿柱失稳与否,与岩体强度无关,其中水平应力和矿柱长度越大,越不利于矿柱的稳定,贫矿开采过程中只要做到及时充填采空区,提高充填接顶率,预留30m厚的水平保安矿柱不会发生突变失稳破坏;水平保安矿柱的塑性区分布及其最大主应力变化都在可控的范围内,其中矿柱最大主应力变化较小,由贫矿开采前的24.56MPa增大至27.25MPa,说明贫矿开采并没有对保安矿柱产生过大的应力集中,在预留厚度为30m的情况下,保安矿柱能够保证稳定;采空区充填后,由于充填体的支撑作用,水平保安矿柱能够充分发挥其承载能力,保持地表及井下岩体的稳定,可以保证矿山安全生产。     

某大理岩矿山采空区稳定性评价与综合治理对策研究

某大理岩矿山采用房柱法进行开采,遗留了大量尚未充填的采空区,成为矿区及周边地区重大的安全隐患。基于采场的三维模型,选取代表性区域建立数值计算模型,利用FLAC_^3D软件进行稳定性分析。模拟结果表明,塑性区破坏以剪切破坏为主,仅存在于?90 m水平采空区拐角处,未贯通且分布范围有限,其影响深度约向围岩内部深入0.4～1.0 m,说明岩体的破坏发生在浅层,采空区不会发生大规模失稳,整体稳定性良好;结合模糊综合评判,将采空区按照稳定性划分为稳定性良好、较稳定和较不稳定三类区域。在此基础上,提出了四种采空区综合治理方案,并从方案的技术可行性、经济性和治理效果进行分析对比,确定方案一为首选方案。从而为采空区治理和综合利用、城市发展规划提供依据。     

可控源音频大地电磁法在金矿采空区充填评价中的应用

烟台市牟金矿业某矿区位于牟平区城南东约30 km,矿区经过多年的开采,大部分已被采完,采空区治理采用充填方式,上部充填方式为削壁填充,下部充填方式为尾砂填充。采用可控源音频大地电磁法对采空区充填效果进行评价,在近东西向共布置7条测线,探测点距20 m。探测勾画出了采空充填区的范围,结合调查资料用已知的采空充填区进行论证,结果显示,探测勾画的采空充填区范围与已知的采空充填区范围相吻合,可控源音频大地电磁法可以作为金矿采空区充填治理评价的一种手段,为采空区的治理工作提供地球物理方面的依据。     

群采空区及其诱发高陡边坡地质灾害综合治理技术研究

在矿区采空区分布状况和岩体工程地质条件调查评价的基础上,对地下开采引起上覆岩体的应力应变关系及对坡体稳定性的影响进行了深入的研究,揭示了采动滑坡的形成条件和成灾机理。采用多种计算分析手段对以采空区充填和高陡边坡加固为核心的综合治理方案进行了优化与治理效果分析,提出了以井下充填法及地表高压注浆为主的地质灾害综合治理措施。分步实施了井下采空区充填治理和地表高陡边坡综合治理工程,消除了地质灾害进一步发展所造成的安全隐患,达到了改善矿区地质环境、保障矿山生产安全、维护人民生命财产安全的目的。     

浒坑钨矿区构造裂隙特征及深部岩体稳定性评价

浒坑钨矿为后期裂隙充填石英脉型钨矿床,矿区基岩裂隙的发育与区域构造关系密切,同时也是深部开采过程中影响岩体稳定性的重要因素。通过对区域构造和矿区裂隙发育特征进行统计分析,结合岩体水文地质条件、岩石物理力学性质、开采工程等,采用岩体地质力学分类法对岩体质量及当前开采工程下的岩体稳定性进行评价。     

固体充填开采地表沉陷实测规律及控制效果分析

为研究充填开采地表沉陷特征及响应过程,以唐山矿9号煤层T3292充填工作面为工程背景,通过布置地表沉陷观测站进行长期观测,采用现场实测与理论分析相结合的方法,基于概率积分法分析地表变形参数。结果表明,充填开采地表下沉值较小,最大下沉值93mm,仅为采高的2.66%;工作面推进过程中地表超前移动,超前影响距离与超前影响角平均值分别为184.8m、75.7°,随着采空区面积的增大,超前影响范围略微增加;充填开采下沉系数为0.0283,主要影响角正切值为1.2,分别为垮落开采的3%～5%和50%～62%;地表最大水平变形0.236 mm/m、最大倾斜变形0.155 mm/m、最大曲率0.393×10-3 mm/m,对工作面进行合理的固体充填开采能有效控制地表变形,减小对地表建(构)筑物的损害。     

大梨树沟铁矿采空区对地表稳定性影响分析

基于大梨树沟铁矿554中段采空区现状及地表建筑物分布情况,采用3Dmine软件对地表及井下工程建立几何模型,运用FLAC3D模拟分析采空区对地表稳定性的影响,模拟结果表明,当采空区高度从10m增加到35 m后,地表沉降值仅从0.092mm增长到0.262 mm,沉降量非常小,空区及地表均处于稳定阶段,并与现场调研结果相差不大;当岩体强度折减从10%增到30%后,地表最大沉降量从1.5mm增长到37.3 mm,超过地表建筑物沉降的警戒值,空区将处于不稳定状态,应及时进行充填处理。