大宝山650采空区综合治理技术分析

为了消除金属矿山地采遗留下来的采空区对矿山安全生产的影响,以大宝山650采空区为工程背景,利用空区内部存在较大范围的空洞这一特性,采用三维激光扫描技术探测650采空区的形态、范围,确定相关参数,为后期采空区处理工作提供参考依据。通过经验公式计算出最小保安层厚度为13 m,说明该采空区顶板能够保持暂时稳定,满足在顶板上钻孔施工的条件,因此决定采取强制爆破法治理。在该采空区顶板对应地表685 m台阶上,垂直钻孔23个,孔深19.2~29.8 m之间,填塞长度4 m;采用间隔装药方式,底部装高威力炸药,上部装低威力炸药,实施逐孔起爆网路一次爆破,取得了较好的爆破效果。采空区的充填程度高达90%;飞石现象较少,爆堆稳定性状况良好,很大程度上消除了采空区潜在的威胁。     

煤矿采空区强制放顶爆破技术

为了研究采空区上方突发大面积的顶板垮落现象,结合昊达煤矿采空区顶板不能自然垮落且不具备良好作业条件的情况,提出了一种新的采空区顶板强制放顶方法——地表钻孔预留采空区顶板强制放顶爆破方法,包括采用3项关键技术:从地表向下垂直钻孔,不扩孔进行强制放顶爆破;采空区顶板预留的安全厚度由集中药包爆炸后内部作用裂隙区半径的计算公式算出;炮孔底部装填燃烧过的蜂窝煤碎渣且孔内分3段起爆,减少对炮孔底部岩石的破坏。工程实践证明,地表钻孔预留采空区顶板强制放顶爆破方法可有效预防采空区顶板大面积垮落,降低了人员作业风险,实现了煤矿安全生产。     

煤矿采空区强制放顶爆破技术

为了研究采空区上方突发大面积的顶板垮落现象,结合昊达煤矿采空区顶板不能自然垮落且不具备良好作业条件的情况,提出了一种新的采空区顶板强制放顶方法——地表钻孔预留采空区顶板强制放顶爆破方法,包括采用3项关键技术:从地表向下垂直钻孔,不扩孔进行强制放顶爆破;采空区顶板预留的安全厚度由集中药包爆炸后内部作用裂隙区半径的计算公式算出;炮孔底部装填燃烧过的蜂窝煤碎渣且孔内分3段起爆,减少对炮孔底部岩石的破坏。工程实践证明,地表钻孔预留采空区顶板强制放顶爆破方法可有效预防采空区顶板大面积垮落,降低了人员作业风险,实现了煤矿安全生产。     

爆破振动对不同埋深采空区稳定性影响研究

采空区在爆破振动荷载作用下极易发生坍塌事故,研究爆破振动对不同埋深采空区稳定性的影响规律对确保采空区安全具有重要意义。结合工程实际,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别建立了10 m、15 m和20 m不同埋深的采空区爆破数值模型,模拟分析了采空区在爆破荷载作用下的动态响应规律。分析结果表明:当采空区埋深为10 m时,其顶板的水平方向振速为23.41 cm/s,大于采空区中部及底板位置的振速,主要原因是爆破地震波在采空区顶板处发生反射和折射,使其振速发生叠加放大,随着采空区埋深的增加,其顶板的水平方向振速由23.41减小至16.94 cm/s,呈现出明显的衰减作用;爆破振动作用下采空区的顶板位置出现了拉应力集中现象,导致其应力远大于采空区其他位置,且当采空区埋深为10 m时,其顶板处的有效应力达到1.1 MPa,超过了岩体的极限抗拉强度,随着采空区埋深的增加,其顶板处单元的有效应力由1.1 MPa减小至0.25 MPa,呈现出明显的下降趋势。     

相邻采空区的协同处理技术分析

为了保证大宝山矿由地下开采改为露天开采模式后的施工安全和提高生产效率,采用三维激光扫描技术对大宝山37线664采空区及39线655采空区进行了探测,发现2个采空区空间位置较为接近,整体标高不相同,在空间位置上呈现相错状态。经钻孔勘探两采空区主要以硅化岩与矽卡岩为主,局部含有铜硫矿体,岩体条件较好,并确定了相应的采空区形态、分布范围等。为此,利用矿方多年治理采空区得出的经验公式进行预测,对2个采空区进行顶板稳定性分析。提出了联合使用强制爆破崩落与废石充填的方法 ,给出了爆破参数设计及施工要点。现场实施结果表明,相邻采空区被较好地充填,成功消除了对生产安全的威胁。     

相邻采空区的协同处理技术分析

为了保证大宝山矿由地下开采改为露天开采模式后的施工安全和提高生产效率,采用三维激光扫描技术对大宝山37线664采空区及39线655采空区进行了探测,发现2个采空区空间位置较为接近,整体标高不相同,在空间位置上呈现相错状态。经钻孔勘探两采空区主要以硅化岩与矽卡岩为主,局部含有铜硫矿体,岩体条件较好,并确定了相应的采空区形态、分布范围等。为此,利用矿方多年治理采空区得出的经验公式进行预测,对2个采空区进行顶板稳定性分析。提出了联合使用强制爆破崩落与废石充填的方法 ,给出了爆破参数设计及施工要点。现场实施结果表明,相邻采空区被较好地充填,成功消除了对生产安全的威胁。     

某铅锌矿采空区处理与矿柱爆破的协同技术

采空区安全隐患处理问题是空场法开采矿山的共性问题,并且在采空区治理中一般会伴随遗留矿柱的回采。为进一步研究采空区处理与矿柱爆破的彼此协同技术,以某铅锌矿945 m中段以上采空区处理与遗留矿柱回采为例,通过调研矿山开采现状,制定并优选了采空区顶板强制崩落技术方案。爆破实施结果表明:矿柱爆破破顶技术方案整体上是可行的,爆破达到了开"天窗"的效果,消除了采空区顶板垮落的地压风险;破顶区域炮孔堵塞带来的装药长度不足问题,通过调整起爆顺序,即由原来的分段爆破改成集中同段爆破,增大爆轰能量进行解决,最终实现了地表成功破顶。研究中涉及的相关爆破技术可为其他类似开采条件的矿山提供有益参考,丰富了采空区处理与矿柱爆破回采协同技术在类似矿体开采的现实价值。     

高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破

针对原有三级煤矿许用水胶炸药在巷道掘进中炮孔利用率低,循环进尺少,爆破效率低的问题,采用了研制成功的的高威力三级煤矿许用水胶炸药进行掘进爆破。同时,对煤矿许用水胶炸药的爆炸性能进行了对比和分析,对高威力三级煤矿许用水胶炸药的巷道掘进爆破技术经济进行了统计分析。结果表明,高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆炸性能接近二级煤矿炸药水平,其可燃气安全度仍然高于二级煤矿炸药,达到三级煤矿炸药水平;高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破炮孔利用率提高了12%~15%,月平均进尺增加14~18m,掘进循环次数减少,节约了大量掘进爆破直接费用,同时可缩短巷道开拓工期,提高煤炭开采效率和间接经济效益。     

露天矿地下采空区爆破崩落法治理效果的数值模拟研究

爆破崩落法是治理露天矿地下采空区的主要手段,数值模拟是研究爆破崩落效果的有效工具。基于连续-非连续数值模拟方法(CDEM),利用朗道点火爆炸模型实现了炸药起爆过程的描述,利用考虑应变软化效应的Mohr-Coulomb模型及最大拉应力模型实现了围岩损伤破裂过程的模拟。以弓长岭铁矿何家采场采空区为研究对象,重点探讨了炮孔间排距、起爆延时等对该采空区上覆岩层损伤破裂程度、空区填充程度及空区内大块率的影响规律。计算结果表明:炮孔间排距对爆破效果的影响较大,随着间排距的增大,塌落至空区的大块率逐渐增大,且塌落范围逐渐减小。当间排距为17 m时,仅空区顶板附近出现局部塌落,地表岩层依然处于稳定状态。起爆延时对爆破效果的影响较小,当起爆延时大于42 ms以后,塌落至空区的岩体块度分布基本一致,仅大块率有所区别。为了确保爆破崩落法的治理效果,建议炮孔的间排距不大于7m,炮孔排间延时不小于42 ms。     

高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破

针对原有三级煤矿许用水胶炸药在巷道掘进中炮孔利用率低,循环进尺少,爆破效率低的问题,采用了研制成功的的高威力三级煤矿许用水胶炸药进行掘进爆破。同时,对煤矿许用水胶炸药的爆炸性能进行了对比和分析,对高威力三级煤矿许用水胶炸药的巷道掘进爆破技术经济进行了统计分析。结果表明,高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆炸性能接近二级煤矿炸药水平,其可燃气安全度仍然高于二级煤矿炸药,达到三级煤矿炸药水平;高威力三级煤矿许用水胶炸药巷道掘进爆破炮孔利用率提高了12%¹5%,月平均进尺增加1415%,月平均进尺增加14¹8m,掘进循环次数减少,节约了大量掘进爆破直接费用,同时可缩短巷道开拓工期,提高煤炭开采效率和间接经济效益。     

沿空留巷基本顶预裂爆破孔距优化试验

为了降低沿空巷道上覆基本顶断裂、回转、下沉对人造帮稳定性的影响,采用预裂爆破技术提前预裂基本顶,减小基本顶在采空区的悬顶长度,降低人造帮载荷及其作用时间,提高人造帮的稳定性。预裂爆破的关键是确定合理的孔距,通过在集贤煤矿西二采区进行基本顶预裂爆破试验,采用钻孔窥视技术对孔距1、1.5、2m的爆破效果进行分析。结果表明:检验孔孔壁裂隙发育宽度、发育长度、发育密度及孔隙度都有随着孔距增大而减小的趋势。为了爆破后炮孔间形成相互贯通的裂隙、保证预裂爆破效果,确定预裂爆破孔合理间距为1.5m。     

优化爆破参数提高块煤率的实验研究

为了控制黑岱沟露天矿煤层爆破中1.8m以上大块的产出率和10mm粒度以下煤的产率,提高优质煤的块煤率和产量,在分析煤岩爆破破碎机理及减少爆破药柱粉碎区途径的过程中,对爆破参数进行了优化,提出了将低密度铵油炸药应用于黑岱沟露天煤矿煤层爆破的方案。同时,对低密度铵油炸药和铵油炸药不同孔网参数、装药结构、填塞长度进行煤层爆破对比实验,分析了二者对块煤率、采掘效率及安全性的影响。结果表明:低密度铵油炸药能够实现炮孔内连续装药,其线装药密度低,有利于降低炸药单耗,爆炸能量传递更均匀,能有效减少末煤量,块煤率较铵油炸药提高了13.78%。确定了露天煤矿厚煤层爆破炸药单耗的最佳范围是0.176⁰.23kg/m3,可为露天煤矿煤层爆破设计提供依据。     

硐室爆破技术处理地下矿山采空区的实践

为解决东升庙铅锌多金属矿长期空场法采矿后出现的空区灾害隐患严重等技术难题,结合现场实际,提出了包括采用硐室爆破崩落上盘围岩形成缓冲垫层处理采空区在内的系列技术方案。随着地下硐室爆破处理采空区实践的进行,不断提出改进方案,主要表现在将前期的硐室爆破改进为双层双排的硐室群爆破,并拓展采用了纵向立体错位、同向诱导崩塌的硐室群爆破技术,同时改进硐室工程布置和填塞形式,形成条形药包准空腔装药结构。通过爆破实践和爆破效果分析证明,这些技术改进不但改善了爆破效果,增加了围岩的崩落量,提高了缓冲垫层形成的质量,也丰富了硐室爆破技术体系,为消除空区灾害隐患,营造矿山下部开采安全环境奠定了良好的基础,具有一定的推广价值。     

张庄铁矿高阶段边帮光面爆破试验与应用

张庄铁矿一直采用大直径深孔爆破进行矿石崩落回采,新中段增加至90 m高后,为了有效控制爆破对高边帮完整性的影响,结合本矿山工程特性,通过分析现有控制爆破技术的适用性,引入光面爆破技术,定型孔径、装药直径、炮孔间距等爆破参数后,按不同线装药密度进行爆破工业试验.整个采场爆破后利用空区扫描技术对空区边界形状进行绘制,由此分...