基于临界冒落跨度理论的残矿协同开采技术研究

采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约铁矿残矿资源回收的关键性技术难题.为了解决某铁矿残矿回采和空区治理的难题,基于临界冒落跨度理论,兼顾资源开采与隐患处理,提出了某铁矿残矿回采和空区治理的协同技术方案,并开展工程案例分析.研究表明:针对残矿复杂的时空分布特征,将空区及残矿为 A、B、C 三个区,对 A 区进行封堵处理,爆破崩落B区内的矿柱及夹石,使岩体自然冒落;采用无底柱分段崩落法开采 C 区内的残矿,估算出残矿回采率约为７８％,贫化率约为２５％,实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一.同时,应用数值模拟软件验证了残矿回采及空区治理协同技术方案的可行性.研究结果可为空区隐患影响下的残矿回采提供了技术参考.     

小汪沟铁矿采空区冒落进程控制及监测技术研究

小汪沟铁矿井下存在大规模连续采空区,严重威胁到地表运输公路及矿山附属建筑的安全性。为解除采空区塌陷对地表道路和建筑的威胁,矿山决定向塌陷坑充填废石,以控制塌陷坑的扩展。采用FLAC3D数值模拟的方法对采空区冒透的时间进行了预测,同时对不充填废石和充填废石的塌陷坑地表位移发展分别进行了模拟研究。最后采用钻孔监测技术对采空区的冒落进程进行监测,同时对塌陷坑充填废石后的空区冒落高度变化过程进行了监测。现场实践证明,向塌陷坑内充填废石可以有效控制采空区的冒落进程。     

空区顶板安全厚度和临界跨度确定的数值模拟

为了确定空区上方顶板厚度和临界跨度之间的关系,本文以某露天铁矿采空区群为工程实例,通过现场取样测定的岩石力学参数为基础获得顶板岩体力学参数,采用K.B.鲁别涅依他公式法、厚跨比法、结构力学梁理论、平板梁理论法对其进行计算。同时,作者利用RFPA数值模拟方法对空区顶板的损伤及垮塌过程进行数值模拟,计算空区顶板发生初始损伤和失稳垮塌时顶板安全厚度与临界跨度之间的关系。K.B.鲁别涅依他公式法所得结果与RFPA计算的顶板发生初始损伤时的数值结果最为接近,两者的比值可认为是从数值模拟获得的安全系数。由此可见,由K.B.鲁别涅依他公式法计算的顶板临界厚度保留了很大的安全系数,基于RFPA的数值模拟可以计算该安全系数,具有更为广泛的适用性。     

采空区顶板大面积冒落规律性研究

以石膏矿采空区顶板大面积冒落情况的调查为基础，探讨了采空区顶板大面积冒落的规律，并利用数值模拟方法做了具体分析。     

动荷载下上层采空区跨度对双层采空区稳定性影响分析

为研究台阶爆破作用下上层采空区跨度对双层采空区稳定性的影响规律, 以齐大山铁矿出现的双层采空区为研究背景, 采用LS-DYNA软件建立了双层采空区简化模型, 利用突变理论和强度折减法分析了双层采空区的稳定性。结果表明, 在台阶爆破作用下, 爆炸应力波叠加在双层采空区隔板中部; 上层采空区跨度由20 m增至30 m的过程中, 双层采空区隔板由中部向两侧的节点峰值振速呈现减小的趋势, 中部节点峰值振速最高, 受扰动程度最大, 最易发生破坏; 上层采空区跨度由20 m增大至30 m, 剪切安全系数由1.82增大到2.02, 拉裂安全系数由3.52增大到3.966, 双层采空区隔板的稳定性与上层采空区跨度呈正相关关系。     

采空区顶板大面积冒落规律性研究

以石膏矿采空区顶板大面积冒落情况的调查为基础,探讨了采空区顶板大面积冒落的规律,并利用数值模拟方法做了具体分析。     

团城铁矿采空区冒落规律辨识及冒落危害防范

通过对采空区围岩冒落规律、冒落危害的分析,因地制宜制定防范措施,成功地解决了团城铁矿残矿回收与空区安全等重大技术难题,实现了空区冒落无事故、大量回收残矿的目的,取得了良好的经济效益与社会效益。     

采空区顶板冒落防治技术措施的研究

结合西石门铁矿采空区顶板冒落的实际观测数据，提出顶板冒落的“相气筒”和“绕流”2种类型，并对“绕流”模型进行了详细的计算与分析，得出了避免冲击危害的安全距离，提出了预防采空区顶板冒危害防治的具体技术措施。     

充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示：冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。     

某矿大型采空区顶板冒落危害及处理

以云南某钨矿2280 m中段采空区为工程背景,研究采空区冒落所产生的危害影响并进行处理措施。首先通过对“上覆岩层三带理论”以及冒落“空气冲击波”的模型进行分析;其次对采空区冒落所产生的冒裂带的高度、空气冲击波的速度进行计算。研究结果表明:2280 m中段采空区的冒裂带不贯通地表,但采空区的冒落产生的空气冲击波对井下的人员生命、生产设备、安全生产造成威胁;最后通过比较四种基本采空区处理方法优劣,最终选择封闭隔离法对采空区进行处理。     

安徽姑山露天采场开采挂帮矿三步骤回采方案设计

根据姑山露天采场挂帮矿开采技术条件及现场实际,提出了适用于该矿三步骤回采的技术方案。通过参考类似矿山经验,设计了2组可行的开采技术方案,并采用数值模拟方法分析了其安全性。通过2种方案的模拟分析比较,选用了合理的回采方案,安全回收了采场东北部的1#和2#穿脉联巷的矿体,回收率达到了60%,贫化率达到了8%,取得了预期效果。      

大直径深孔阶段空场嗣后充填法隔离矿柱合理间距研究

基于安徽某铜矿大直径深孔阶段空场嗣后充填法开采技术条件,根据矿柱安全系数公式计算出隔离矿柱合理宽度为20 m左右,运用材料力学简支梁平衡理论分析计算了隔离矿柱合理间距为60～65 m。以理论计算值为依据 ,数值模拟中采用3种方案分析不同隔离矿柱间距参数下矿岩的应力和位移变化规律。研究结果表明:当隔离矿柱宽度为20 m时,矿体开挖后在采场顶底板表现为拉应力状态,在隔离矿柱处表现为压应力状态,且应力和位移随着隔离矿柱间距的增大而增大,尤其是当隔离矿柱间距为70 m时,采场应力和位移明显增大,矿柱剪切破坏的程度加大,且顶板安全率小于1,因此间距为65 m时是较为合理的,计算结果符合矿山实际。     

天马山硫金矿床采空区矿柱回采工程研究与实践

天马山硫金矿床井下空区数量较多,空区内留设了大量矿柱。为安全有效地回收这部分资源,通过对采空区的地质环境和现状调查,依据地压监测成果,采用数值模拟分析手段,对井下最大的新1#矿柱回采方案进行论证,并在井下顺利实施,在保证安全的前提下,回收矿石8.2万t,取得较好的经济效益,同时为本矿段其他矿柱的回收积累了经验。     

无底柱分段崩落法进路通风新方法的研究

针对无底柱分段崩落法长独头进路的通风难题，在回采进路的后半段试验采用了间柱小横巷安装无风墙辅扇的通风方法，以形成贯穿风流；在前半段采用了柴油铲运机尾气引射对流通风方法以形成对流风流。在单项试验取得良好效果的基础上，又进行了两种方法的联合试验。现声实践证明，上述通风新方法切实可行，应用效果良好。     

挂帮矿开采的相似模拟试验与安全性分析

为解决程潮铁矿挂帮矿开采对地表变形和拦洪坝的影响问题,利用相似材料模拟试验方法建立挂帮矿相似模型,并对其进行充填采矿模拟试验,分析挂帮矿的开采对地表变形和拦洪坝的影响以及覆岩移动变形情况。试验结果表明：挂帮矿V₃号矿体的开采会导致拦洪坝的变形以及拦洪坝与V₃号矿体之间的围岩变形急剧增加,使拦洪坝与V₃号矿体之间的裂隙进一步扩展,危及程潮铁矿主采区的安全,建议V₃号矿体不予开采。最后分析了挂帮矿开采存在的安全隐患并提出有效的安全防治措施,这对矿山进行挂帮矿安全生产具有一定的指导意义。     

丹银金矿采场落矿距离的优化

在全面法中,顶板的稳固性很关键,直接影响到回采作业能否顺利进行。根据丹银金矿Ⅱ号脉2608采场顶板不稳固的实际情况建立模型,对采场落矿距离进行优化,确定了合理的推进距离既能够保证回采工作的顺利进行,又使回采的效率得到提高。利用FLAC^3D建立矿房模型,先开挖切割上山,然后沿着矿脉推进。对一次推进2,3,4 m时顶板的受力情况进行分析,得到采场应力分布情况以及应力集中区域,得到一次推进3 m是最优的落矿距离。研究的结果对矿山的实际生产提供了科学依据。     

综放工作面煤壁片帮冒顶机理及防治技术

通过对综放面围岩结构的分析 ,论述了工作面煤壁产生片帮冒顶的机理 ,从而得出了支承压力、老顶回转、煤层硬度、节理裂隙、推采方向、停采时间是影响煤壁片帮冒顶的主要因素的结论 ,并结合峰峰局五矿 5 2 110面片帮冒顶的实际情况 ,说明了防治片帮冒顶的技术措施和取得的技术经济效果     

特厚煤层综放开采顶煤放出率影响因素分析

采用PFC2D模拟软件对山西兴县金地煤矿特厚煤层低位综放开采散体顶煤在不同采高下的冒落规律进行模拟,并通过理论分析研究特厚煤层低位综放开采顶煤放出率的影响因素。研究结果表明:随着采高的增加,顶煤放出率呈下降趋势;分析了支架掩护梁倾角对其影响,同时通过监测煤矸放出过程中的速度-时间曲线及煤矸成拱次数,得出该矿首采综放工作面选取3m为合适采高,以达到较高的顶煤放出率和开采效率。在实际生产中工作面采高为3m,采放比约为1∶3,采煤机截深0.8m,两刀一放,观测期间工作面取得了较高的顶煤回收率,故该方案可以在该工作面及相似条件下工作面推广采用。     

厚煤层综放面切眼跨度对围岩稳定的影响

综放面切眼是一种特殊的煤层巷道,由于其跨度大、顶煤厚和围岩整体强度低等特点,导致切眼围岩稳定性较低,支护困难。以西沙河煤矿1901综放面为研究背景,在现场生产技术条件的基础上,总结切眼围岩的破坏规律,并利用数值模拟软件详细分析不同切眼跨度对围岩稳定性的影响。结果显示：随着切眼跨度的增大,顶板及两帮塑性区增大,最大位移值增大;且应力由帮部向顶角转移,顶角破坏严重,应重点支护。最后提出支护方案,并进行工业性试验,效果良好。     

某铁矿南西西挂帮矿采空区处理方案分析

某铁矿南西西挂帮矿采用无底柱分段崩落法已开采至2 092m水平,分段高度12m。2 092~2 068m中段采准工程掘进中逐步发现采空区。本文介绍分析了该分段采空区处理的方案,以期在以后遇到类似的工程时供同行参考。