光应力计监测采空区稳定性在遂昌金矿的应用

采用光应力计监测遂昌金矿 42 0及以上中段矿柱与围岩的二次应力变化 ,建立采空区稳定性长期观测网点 ,以指导矿柱的回收及空区处理。根据监测结果 ,将采空区稳定性划分为 3个等级 ,目前已安全回收矿柱近 5万t,延长了矿山服务年限 ,取得了良好的经济和社会效益。     

深部沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D软件模拟采高3.0~5.0m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明:沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆(索)支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

深部充填开采沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟采高3.0~5.0 m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明：①沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0 m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;②随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;③在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆（索）支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

金川二矿区井下废石料充填利用及充填体受力状态分析

阐述了金川有色公司二矿区大面积下向机采盘区细砂充填中利用废料充填的意义，废料堆放原则和采取的技术措施。为了使该工艺参数更科学合理，在八区六分层六号进路埋设了差动式电阻应变计和应力计，观测回采过程中应力变化。对观测资料的分析、计算和对数十条进路顶板、侧邦充填体的实际观察表明，水泥砂浆—废石充填工艺技术可行，能确保下向机采进路安全回采，社会效益和经济效益显著。     

充填体脱水试验

采空矿房以胶结充填料充填时,充填混合料沿管道输送至充填地点。通常,当用水量大和细粒含量高时,充填混合料输送性能良好。根据骨料中泥质和粉状颗粒的含量,1米。充填体含水量可达0.6米~3,而胶凝剂水化作用耗水量为0.07～0.12米~3。     

密实充填面双沿空留巷矿压及围岩变形规律研究

为探明双沿空留巷密实充填工作面的巷道及覆岩运动及应力的演化规律,对充填体工作面超前支承应力显现及沿空留巷围岩变形进行了现场实测和数据分析。研究表明:相较于垮落法,充填工作面超前支承应力影响范围明显减小,矿山压力显现较弱;充填体内部应力变化分为初始应力区、应力增高区和应力平稳区,与采空区顶板运动的小变形区、剧烈变形区、变形稳定区相对应;沿空留巷围岩变形较显著,前期顶底板变形量大于两帮变形,应加强顶板支护,后期围岩稳定后的移近速度仍大于2.4mm/d,仍需定期维护。     

光应力计应用的若干问题

鉴于光应力计应用中存在一些亟待解决的问题,作者首先从光应力计的作用原理上阐述了它的应用条件与适用场合,然后指出使用水泥砂浆粘结剂应注意的技术问题,介绍现场观测读数的简便方法和色序参考对照表,最后提供了多年来室内率定试验的成果。     

复杂条件下矿柱回采的相似材料模型试验

在空区末充填的情况下回采矿柱,矿柱与采空区顶板的稳定性是一个关键问题。利用相似理论,建立矿柱回采的平面应力相似材料模型,通过观测模拟矿柱开挖过程的应力与变形变化情况,研究了狮子山铜矿西山特大空区下矿柱回采过程的应力变形的变化规律,结果表明,采用分步凹采预帮永久矿柱的回采方案是可行的,矿柱凹采过程中永久矿柱和采空区顶板足稳定的。矿柱回采的实践证明了相似材料模型试验结果是正确的。     

铀矿床“三下”开采试验采场地压和岩层移动观测研究

本文介绍铀矿床“三下”开采试验采场地压和岩层移动观测研究的情况。 采场地压、覆岩破坏、水文变化、地表和建筑物移动变形等情况是检验“三下”开采效果的一些重要参数。为了掌握这些参数,利用支柱测力计、顶板动态仪、测缝计、光应力计、大应变计、单点位移计、水准仪、应力计等仪器,分别在井下有关地段和地表、民房等地进行了移动变形等观测,获得了大量数据。两年多的观测结果表明,采场土覆岩层没有产生垂直方向和水平方向的位移或错动,顶板压力不大,地表及建筑物没有发生任何变化。证明采用下向胶结充填采矿法在莲花矿段进行“三下”开采的试验是成功的。文章介绍的观测方法有参考价值。     

残采工作面过空区相似模拟研究

以圣华煤业3#煤层残煤复采工作面过6 m空区为工程背景,通过建立空区顶板关键块的力学模型,运用1∶30比例的物理相似模拟实验,对比研究随着工作面推进,空区内有无充填体两侧煤体应力和围岩的破坏情况。研究表明:通过老顶力学模型算出空区充填体的支护强度为3.82MPa。充填过空区基本顶初次垮落步距由30 m减少到24m。充填区距工作面8m时煤柱弹性核区宽度约为5 m,煤柱塑性破坏由4 m减小到1 m,充填体内产生最大应力为3.96 MPa。     

深部充填沿空留巷巷旁支护体变形特征研究

以唐口煤矿埋深为1 152 m的9303充填工作面沿空留巷为研究背景,采用理论分析与数值模拟的方法研究不同埋深、工作面充实率、巷旁充填体宽度和强度条件下沿空留巷围岩应力演化与移动破坏特征。研究表明:随着工作面充实率从50%增加到90%,留巷煤帮侧的偏应力从16.7MPa下降到10.7 MPa,巷旁充填体侧的偏应力从0.4 MPa增加到5.9 MPa,留巷周围塑性区发育范围明显减小;随着巷旁充填体宽度从2 m增加到6 m,煤帮侧偏应力逐渐减小并外移,巷旁充填体上方最大主偏应力由2.1 MPa增加到6.4 MPa,宽度在3 m及以下的巷旁充填体失稳;随着巷旁充填体强度的提高,上方直接顶的偏应力和下沉量小幅下降,巷旁充填体对沿空留巷的"应力隔离"效果更加明显。提出唐口煤矿9303工作面沿空留巷方案,巷旁充填体宽度为4.1 m,强度大于4 MPa,监测结果表明沿空留巷断面为原断面的87%,应用效果良好。     

浅埋综放工作面过空巷围岩变形规律数值模拟及方法研究

煤矿工作面开采普遍面临过空巷的技术难题，为研究浅埋综放工作面过空巷围岩变形规律，采用FLAC3D数值模拟的研究方法，研究了传统工作面调斜过空巷过程中围岩变形特征，同时提出一种综放面充填过大断面空巷方法，该方法以大断面空巷充填体为底板，通过仰采-平采-俯采三个过程完成工作面过空巷，避免了传统开采调斜、加强支护等难题，实现了工作面连续高效、安全开采。研究结果表明：调斜时在工作面距离空巷16 m时，空巷围岩逐渐受到影响，塑性区贯穿工作面与空巷之间煤柱，并发生破坏，而充填过空巷推进过程中仅在采场中部充填体及仰俯斜段煤体发生小规模破坏，塑性区发育面积较小，采场两端均未发生破坏，工作面调斜过空巷时超前应力最大达25 MPa，侧向应力最大达12 MPa；而充填过大断面空巷时受采动影响小，相比于工作面调斜过空巷超前应力峰值降低10 MPa，侧向应力峰值降低2.5 MPa，从围岩塑性区破坏及采场应力弱化角度证实了该方法的可行性。     

借助充填体回收采空区顶底柱的方法

介绍了遂昌金矿回收浅孔留矿采场空区内遗留的矿石顶、底柱,嗣后采用掘进废石干式充填采空区等处理措施,并借助充填体作为凿岩、出矿等作业平台,利用二次应力测试（光应力计）等监测手段,安全回收顶、底柱残矿,消除了安全隐患的同时,减少了地表废石堆放面积。获得一定的经济和社会效益。     

基于FLAC~(3D)的沿空留巷巷旁充填体宽度参数研究

余吾煤业瓦斯涌出量大且涌出具有不均衡性,根据余吾煤业复杂地质条件并结合多年开采实践,拟在N2105工作面采用沿空留巷方法治理瓦斯。通过应力分析软件FLAC3D建立沿空留巷立体结构受力特性模型,对沿空留巷巷道顶底板、充填体帮和煤体帮由于受采动影响而造成的屈服应力变形和移动规律进行模拟,研究充填体在强度确定的条件下宽度参数变化时巷道围岩屈服应力和变形的动态发展规律,找出合理参数。结果表明:随着充填体宽度的增加,充填体应力在宽度为1~1.5 m范围内的变化量比在1.5~2 m范围内的变化量要大,顶板下沉量和充填体帮移近量在充填体宽度1~1.5 m范围内的下降幅度要比在1.5~2 m范围内大,确定合理充填体宽度为1.5 m。在N2105工作面现场按照合理参数进行沿空留巷充填体支护,根据周期来压步距建立测站并对沿空留巷巷道顶底板、两帮变形和相对位移进行监测,支护效果达到了可控、安全的围岩稳定性要求。     

基于RG井下电视系统的空区冒落监测

排山楼金矿露天转地下后,采用有底柱空场法开采露天境界外矿体,形成了大规模的连续采空区,对地表及井下安全生产埋下安全隐患。RG井下电视系统的空区顶板钻孔监测表明,空区顶板存在3~4段稳定性较好的岩层可作为冒落的控制层,利用钻孔冒落断面形状和350 m平硐观测冒落状况推测空区顶板冒落线形状,并根据冒落线形状提出了留设"L"型安全维稳矿柱、协调矿石回采和充填作业、爆破参数控制和调整排尾砂方向等维护顶板稳固性的技术措施,收到了较好的效果,也为从空区冒落投影线边缘向空区内部逐步渐进的充填处理技术的提出提供了依据。     

基于FLAC3D不同支护条件下综采工作面过空巷技术研究

通过FLAC3D模拟8102-3工作面贯通5102空巷前后,分别采用木垛、锚杆和充填支护,分析巷道应力、位移及塑性区分布,空巷采用充填支护后围岩稳定性好,支护效果最优.采用高水材料沿着5102空巷由西向东依次进行施工,间距为30～50 m,充填支护完成后,通过监测8102-3工作面液压支架支护阻力可知,空巷采用充填支护...     

基于微震监测的采场顶板冒落反演分析

罗河铁矿采用盘区阶段空场嗣后充填采矿法,保留大量盘区间柱,同时在单个矿块采矿和充填周期内,一步骤矿房空区顶板暴露面积大且暴露时间长,上覆岩层应力在充填周期内发生转移和重新分布。为了确保动态开采安全,建立高精度微震监测系统,从事件发生时间、事件率、微震矩震级、b值变化、事件簇群等参量,对罗河铁矿某采场空区顶板冒落进行了反演分析。结果表明,微震监测系统能够监测岩体破裂动态变化过程,并提前3～7 d发出预警信息,能够助力矿山的安全监管。     

综放工作面过空巷技术研究及应用

针对综放工作面过空巷受到超前采动支承压力影响,造成空巷围岩塑性区和破碎区范围扩大,易引发大面积的冒顶和片帮的问题,采用FLAC3D软件对比分析了工作面回采过程中,在木垛支护、锚杆支护和高水充填材料充填3种支护方式下的空巷围岩稳定性,得到了3种支护方式下,围岩应力、巷道变形以及塑性区分布特征,最终确定高水材料充填为优选支护方式。基于不同水灰比高水充填材料的性质,确定了高水材料充填施工方案,并进行了综放工作面过空巷充填工业性试验。结果表明,过空巷期间工作面液压支架工作阻力仅增加3.5%,工作面过空巷后,压力恢复到正常值,未出现异常的矿压显现,充填过空巷效果良好。     

综放工作面充填过连续空巷数值模拟与工程实践

以霍尔辛赫煤矿3306综放工作面充填过连续空巷为工程背景,采用数值模拟分析不同充填强度下,工作面过连续空巷期间围岩塑性区、应力状态和液压支架受力变化规律,并采用现场观测数据进行验证。研究结果表明,综放工作面过充填空巷期间,最危险时刻为揭露空巷,此时若充填体强度过低,将导致液压支架工作阻力骤增,安全阀频繁开启,片帮和端面冒漏多发,顶板台阶下沉显著;因过第1空巷期间将对第2空巷充填体和围岩造成扰动,综放工作面过连续空巷较过单一空巷更为危险,应提高充填体强度。     

某实测采空区的稳定性综合分析

为了获得更可靠的采空区稳定性分析数据,采用三维激光探测仪对某采空区进行探测,准确地获取了空区的三维形态及分布状况,并结合三维矿业软件Surpac建立了空区的实际模型。在此基础上,通过耦合技术用FLAC^3D对其进行力学模型的数值分析,最后结合现场布设的光弹应力计监测结果与数值模拟进行比对,两者结合起来对该空区稳定性进行综合的分析与评价,为矿山后续安全生产和管理提供科学的理论依据。