可控源音频大地电磁法在金属矿山采空区探测中的应用研究

根据西石门铁矿的地质特征,将可控源音频大地电磁法应用于地下采空区的探测。通过美国ZONGE公司生产的新型GDP-32II型多功能电法系统进行矿区数据采集,然后结合矿区地质对数据资料进行反演分析,确定采空区空间分布。实践表明,可控源音频大地电磁法能够很好应用于金属矿山采空区探测,为金属矿山的安全生产提供借鉴。     

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.     

高密度电法勘测技术在采空区探测中的应用

随着早期地下金属矿山的粗放式开采,相当一部分矿山采用空场法进行采矿,遗留的采空区未及时进行处理,存在着采空区分布范围、规模和现存状态不清的问题,采空区围岩稳定性对地表生态环境和矿山下部资源开发利用均存在极大的威胁。探明生产矿山历史遗留采空区赋存状态已迫在眉睫,高密度电阻率法在采空区、溶洞等异常地质体探测中具有结果精准、易于施工、低本高效等优点。某金矿6-1号矿体因民采采空区技术资料缺失,下部资源开采受到采空区威胁,采用高密度电阻率法对民采采空区进行了探测,结合开采地质条件对探测数据进行分析,共圈定采空区异常区域4个,和工程揭露充分吻合,证明了高密度电阻率法在采空区探测中的实用性。     

露天多金属矿山地下采空区综合探测分析

由于地采转露采多金属矿山的地质条件复杂性和单一物探或者钻探方法的自身局限性,往往难以有效探测露天采场下的复杂采空区和盲空区,甚至漏探,对露天采矿作业构成较大的安全威胁。因此,针对地采转露采多金属矿山,通过物探和钻探手段进行多层次、多手段的采空区综合探测分析,即通过综合物探锁定空区范围,工程钻探核实空区位置,三维扫描探明空区参数,确保不漏探采空区,并能够探明复杂采空区和盲空区。实践证明,该综合探测分析方法可对多金属矿复杂采空区和盲空区进行较系统和全面的分析,为后续崩落爆破处理奠定基础,从而达到安全开采隐患资源的目的。     

基于C-ALS实测的采空区三维建模技术及工程应用研究

3D激光探测法是目前国际上一种新型空区探测方法。采用先进的空区探测系统(C-ALS)对金属矿山形成的采空区进行精密探测,在此基础上,运用大型矿山建模软件Surpac建立采空区三维模型,并得到空区的形状、空间位置、体积大小。通过对模型的后期处理与应用,从采场周边超挖量、顶板冒落、矿柱垮塌量及回采贫化率指标的计算角度研究了采场回采效果,为采矿技术人员对地下空区的后续分析和处理提供了可靠的科学依据。     

井下铁矿巷道掘进工作面超前预警探测

金属矿山井下巷道施工过程中掌子面前方的地质条件复杂多变,尤其存在采空区或含水采空区时,安全危害极大。为保障矿山开拓巷道施工安全高效,进行相关的超前预警探测研究显得非常重要。为此,利用最新型的瞬变电磁法测量设备,使用自制多匝-超多匝重叠小回线测量装置,采用扇形布点的数据采样方式,运用多种数据处理解译方法,在井下铁矿-10 m中段掘进巷道掌子面前方成功发现含水破碎带和遗留老旧采空区。其成果表明井下瞬变电磁法可以实现金属矿山掘进巷道掌子面的超前预警探测,为金属矿山安全生产提供技术保障。     

基于CSAMT法的BIF型铁矿多层充水型采空区探测研究

针对金属矿山大深度隐伏充水型采空区探测技术难题,选择代表性的BIF型铁矿为突破目标,以其内发育的充水型采空区为研究对象,结合采空区充填介质类型及其地球物理识别特征研究成果,采用探测深度大、抗干扰能力强和分辨率高的CSAMT法进行探测分析,在重点区段布设了3条测线进行数据采集、处理、反演和解译验证。结果表明：CSAMT法可以准确识别BIF型铁矿内大深度隐伏充水型采空区存在引起的地球物理异常,并在地表以下110 m处验证存在充水型采空区。后期钻孔式三维激光扫描测量技术和采空区异常3D实体重建技术应用成果显示,探测区埋深80～300 m区域存在多层充水型采空区群,为井下铁矿未来深部扩展开采提供了安全保障,有助于实现对深部开采金属矿山水害的超前预警和安全治理。     

地下转露天开采的采空区危害与探测技术探讨

为保证地下转露天开采顺利实施,文章进行了地下采空区危害与探测技术分析.从便于探测和处理的角度出发对地下开采形成的采空区进行了按成因分类.分析认为采空区对露天生产的危害主要体现在经济效益下降、生产接续困难、威胁生产安全和增加穿爆工作难度四个方面.地球物理方法是较为实用的采空区探测方法,其中高密度电法是现阶段实践证明最有效的单一探测方法;而机械探测法适用于疑似采空区的确认.     

洛钼露天矿复杂采空区治理一体化技术应用

介绍了洛钼露天矿采空区探测、采空区稳定性监测和采空区处理一体化技术。洛钼露天矿采用高密度电法和地震映象法对采空区位置进行初探,再利用钻孔探测和三维激光探测方法对采空区赋存形态进行精确探测。利用微震监测技术对采空区稳定性进行全天候、实时和立体监测,在对矿山采区岩体稳定性微震量化评估、爆破震动对采空区稳定性影响和采空区治理前后稳定性监测等方面取得了很好的应用效果。采用碎石充填和控制爆破技术对不同采空区进行处理,并根据采空区的赋存特点和处理的难易程度,对采空区进行分类一次处理或分次处理。洛钼露天矿采用该一体化技术已经成功治理了大量采空区,保障了矿山的安全生产,对矿山的可持续发展有着重要的意义,对国内外相似矿山有重要的参考价值。     

雅满苏铁采空区处理与残矿回收方案研究

金属矿山采空区灾害形式具有复杂性、多变性、突发性的特点,采空区若不及时处理,不仅容易引起矿山安全事故,残留的矿柱还会造成资源浪费。研究以雅满苏铁矿为依托,在采空区探测的基础上,结合矿山采空区特点,提出了崩落法处理采空区的工作方案,通过先崩落间柱,后崩落顶柱的方式完成了采空区处理和残矿回收。     

矿山采空区崩落爆破评估验收方法

为了评价和验收矿山采空区的崩落爆破,根据采空区崩落爆破前后的体积平衡原理,提出利用爆破后采空区充填率和遗留空区体积这2个指标共同评价采空区崩落爆破处理效果的方法。首先对采空区进行三维激光扫描获得空区形态参数,接着测量和计算获得崩落爆破方案中被破碎的岩石体积,再测量崩落爆破后地表塌陷体积,最后通过推导的公式计算获得评价验收指标。其中采空区充填系数k用来判别原采空区的主要安全风险是否得到排除,如k>85%表示爆破效果优良;遗留空区体积用来判别崩落爆破后的遗留风险大小。根据这2个指标结果进行采空区崩落爆破施工的验收。实践证明,该方法具有成本低、效率高的优势,能够满足隐患空区治理与隐患资源开采协同作业的日常生产要求,对地采转露采矿山空区治理和验收有借鉴意义。     

赣南某钨矿采空区稳定性评价及治理技术方案

金属矿山在地下开采过程中，如何保证矿区采空区的稳定性成为矿山安全生产的关键所在。本文以赣南某钨矿采空区为研究对象，进行采空区探测、稳定性评价与治理技术方案研究。研究在对该矿山开采历史及空区现状情况进行详细调查和整理的基础上，利用三维激光扫描仪扫描采空区得到其点云数据，结合3DMine软件建立该采空区的三维形态，基于未确知测度理论构建多指标综合评定体系，确定该矿区采空区的稳定性等级，并结合矿区采空区治理技术条件，提出了相应的空区治理技术方案，为矿山空区治理提供技术支撑。     

基于多种评价方法的复杂采空区群稳定性评价与分级研究

某露天转地下开采的石灰岩矿山由于早期开采不规范,在矿井内形成了多个采空区,严重影响矿山的安全生产。为消除采空区潜在的事故隐患,根据对相应空区的三维激光扫描探测结果,获取了12个空区的空间结构参数,建立了矿山复杂采空区的三维数值模型;利用顶板厚跨比法、简支梁模型分析法、Mathews 图解方法及矿柱安全系数法等方法评价了复杂采空区的稳定性,并划分了各采空区的稳定性等级。研究结果表明：3号空区和6号空区稳定性的评价结果为较不稳定,其他采空区的稳定性相对较好;3号空区不稳定是因为采空区顶板暴露面积较大或跨度较大,6号空区不稳定是因为采空区顶板厚度较薄。     

露天开采中深孔爆破与 地下采空区处理一体化实践

三道庄钨钼露天矿经过多年地下开采,现已形成大量采空区,这些空区分布广泛,形态复杂,已成为矿山安全生产的重要安全隐患。通过了解矿区地下空区基本情况,在分析1 330 m台阶北部爆破区域地质概况的基础上,对爆破区域打探测钻孔掌握空区分布特征。根据现场实际情况,在正常台阶中深孔采矿爆破作业的同时同步对爆区内的空区进行处理,将采矿爆破作业和空区处理一体化,爆破网络采用逐孔微差起爆方法,爆破效果良好。在台阶正常生产爆破的同时,排除了空区的安全隐患,保证了生产的顺利进行。     

井下综合物探技术探测隐伏小煤窑采掘范围研究

小煤窑肆意采掘形成杂乱无序的采空区,对煤矿采掘工作面形成重大安全隐患。为了达到准确探测的目标和靶向性治理,探讨了矿井瞬变电磁法、四极测深法和矿井地质雷达法的基本原理,分析了存在隐伏小煤窑采掘情况时地层的地球物理响应特征,提出了3种物探方法相结合的井下综合物探技术,对团柏煤矿2个隐伏小煤窑井筒及采掘范围进行探测研究,并对探测结果进行了分析解释并得到钻探验证。应用表明,利用井下综合物探技术有效地探测了隐伏小煤窑井筒位置及其采掘范围,达到了对隐伏小煤窑采掘范围的多方法佐证、高精度综合探测效果,为后期针对性地治理小煤窑采空区提供可靠的技术保障。     

大型机械化作业下固体废物充填处理超大型采空区

针对超大型采空区传统处理方法具有成本高、技术难度大、安全风险大、效率低等不足，将固废资源利用与采空区处理有机结合，利用固体废弃物对大型采空区进行充填处理，并研究了充填工艺及安全控制方法。以福建龙岩某矿山为例，首先采用Mathews稳定性图解方法对该矿3个超大型采空区的稳定性进行了分析，认为采空区具备了进行大规模机械化充填作业的条件；然后对废弃物充填材料的性质及合理配比进行了试验，得到了建筑垃圾与尾矿砂的最佳配比（体积比）为5∶2；最后应用FLAC3D模拟方法分析了充填后的采空区对下部铁矿开采的影响，开采后顶板位移为5～8 mm、两帮位移为 2～4 mm，变形较小，采空区较稳定，通过对采空区处理费用及消纳建筑垃圾收入的综合分析，所提采空区处理方法的平均成本约9.13 元/m²，远低于其他采空区充填法。研究表明：采用大型机械化作业充填固体废物处理超大型采空区，有助于解决超大型采空区稳定问题，降低采矿成本，提高作业效率，满足非煤矿山超大型采空区处理和固体废物资源利用的实际需要。     

未确知测度理论在采空区危险性评价中的应用

采空区灾害是矿山频繁高发的灾害之一。将未确知测度理论用于评价采空区的危险性,考虑到空区稳定性影响因素数值的易取性和显著性,经综合分析,选取空区岩体结构、地质构造、围岩抗压强度、水文因素、采空区布置形状、矿体倾角、高跨比、采空区体积、埋深、最大暴露面积、暴露时间、采动扰动情况、相邻空区情况等13项因素作为空区危险性的判别指标。根据空区危险性等级和评价指标的分级标准,结合采空区失稳机理和相关研究成果,建立评价指标的单指标测度函数,采用信息熵理论计算指标权重和综合测度,依照置信度识别准则进行等级判定。对某金属矿12组空区危险性进行评判。结果表明,该法的判别结论与采用模糊综合评判法和物元分析方法得出的结果完全相符,这充分说明该方法是可靠实用的,可以在工程实践中推广应用。     

井下地压活动分析及地压控制措施研究

金属矿山地下开采容易造成局部地压活动显现,而频繁的地压活动容易对井下围岩及生产设备造成破坏,对安全生产构成一定的威胁。通过矿山开采现状及井下地压活动的表现形式,从岩体内部地质构造弱面、采空区、无序开采及爆破震动等方面分析矿区地压活动产生的原因及规律,并针对各影响因素提出了相应的地压活动控制措施,可有效控制地压活动现象,对矿山地压管理及保证矿山安全开采具有一定的指导作用。     

地下金属矿山高精度微震监测系统的研发与应用

为防范、治理深井开采面临的地压安全隐患问题,应急管理部提出开采深度800米及以上的地下矿山,必须采用实时在线地压监测系统。本文分析了地下金属矿山通常采用的地压监测手段,以及金属矿山微震监测技术的国内外研究现状,研发了一种适用于地下金属矿山的BSN高精度微震监测系统,并在国内某金属矿推广应用。该系统对标南非IMS微震监测系统,提高了采集传感器的灵敏度,优化了传感器安装方式,增加了高信噪比传输技术,提高了产品在复杂的工况环境下的抗干扰能力,具备与矿山的三维交互功能,提高了微震监测系统与矿山开采工艺流程的结合度和软件的人性化程度,对矿山的安全指导更加便利与具体,形成了高效监测、自动处理、深入分析、预警预报及灾害防控等综合性地压监测解决方案。