当量采深在冲击地压预评价领域的应用

为研究近年来频繁发生在浅部煤矿的冲击地压灾害,并在类似条件下进行采掘前半定量冲击危险性预评价,通过分析多起小采深条件下冲击地压事故发生现场的地质条件和相关巷道支护措施表明:采空区侧向支承压力、构造应力在待采工作面垂直方向上叠加导致待采工作面应力异常,冲击地压危险性增大。发生事故的工作面采用的支护和安全防护措施,均是按照浅部煤矿要求设计的,没有充分考虑到采掘区域应力场的分布特征。故据此提出当量采深概念,给出估算公式,并认为采掘前应进行半定量冲击地压危险性预评估和按照"当量采深"进行围岩控制设计及相关安全防护措施。     

基于微震监测技术的深部采场采动规律研究

冬瓜山铜矿是目前国内开采最深的金属矿山之一,岩石具有典型的岩爆倾向性。为了掌握岩爆发生规律,并及时采取有效安全控制措施指导矿山安全生产,矿山引进了南非ISS公司的微震监测系统,实现了对采矿引起的岩体应力、应变状态的实时监测。本文简单介绍了冬瓜山铜矿首采区的地质条件、采场结构及微震传感器的空间布置。在前期处理波形和事件聚类分析研究基础上,与生产活动相对应,采用地震参数对采场开采过程中不同阶段的应力变化规律进行了对比分析研究,并结合矿山实际的破坏事件,进行了针对性分析研究。研究成果为后续相邻采场开采及隔离矿柱稳定性的控制策略等提供依据。     

矿山岩爆防治机理及方法研究综述

岩爆是处于高应力或极限平衡状态下的硬脆性岩体,在开挖等工程活动扰动下,其储存的弹性应变能突然、猛烈释放的一种动力破坏,是在其内因和外因共同作用下形成的。矿山由于其开采的独特性,其岩爆防治方法不完全等同于隧道岩爆。针对目前岩爆防治机理的研究侧重于如何减小岩体所处的应力环境、减缓并控制能量释放率,监测方法侧重于微震监测的发展趋势,综合研究分析当前隧道、矿山常用的岩爆防治机理和方法,指出矿山岩爆首先基于设计预防,巷道、硐室可根据岩爆程度分别采用柔性支护、钻孔卸压、爆破卸压等防治方法,采场岩爆可根据不同情况采用充填法、崩落法、改变回采顺序等防治方法。     

不同布置形式的矿柱受拉破坏研究

矿柱的安全性是矿山安全生产的重要前提,所以矿柱安全性的研究对地下矿山安全开采具有重要意义。针对某银矿的现场实际情况,在采场同一个位置按3种不同形式留设的矿柱进行了数值模拟分析,并以岩石拉破坏理论为基础,对矿柱的安全性进行了评价。研究表明,在采场垂直矿体走向设置矿柱时,矿柱所受的拉应力最小,其安全性最好。     

充填法采场结构参数优化设计

采用弹塑性理论,综合考虑了国内某矿山矿体的赋存条件,建立了采场稳定性分析的三维有限元模型,研究了充填采矿法不同结构参数时采场的稳定性以及围岩应力和位移随矿房、矿柱尺寸以及采场控顶高度的变化情况.研究结果表明:采场最大压应力和最大拉应力随矿柱宽度增大而减少,随矿房宽度增大而增大;该矿山合理的采场结构尺寸为矿柱宽8 m,矿房宽10 m,控顶高度8～12 m.     

H-W矿矿柱强度评价

许多矿山在回采中和回采后都依靠矿柱支撑采场。矿山开采者若要设计、保证安全和高效率采矿，就必须能对矿柱强度作出评价。Westmin资源有限公司同加拿大矿业与能源技术中心协作，进行了前者位于加拿大不列颠哥伦比亚省境内的H－W矿块状黄铁矿矿体开采中矿柱强度评价的研究工作。将矿柱分为1（稳定）到5（失稳）级以表示其相对稳定性。使用三维弹性边界元数值模型（MAP3D）和图表位移非连续性（NFOLD）技术，对所研究区域内矿柱的开采诱生应力进行了评价。建立了矿柱稳定性分级与矿柱的开采诱生应力和矿柱高宽比之间的关系，并利用这些…     

深部高应力矿柱应力隔断帷幕的卸荷效应研究

应力隔断帷幕是实现深部高应力岩爆隐患型矿柱主动卸荷的重要对策之一,仍存在卸荷效应不清晰、卸荷效果缺少定量化评价等问题。以会泽铅锌矿采矿实践为工程背景,应用数值模拟技术,研究了应力隔断帷幕实施前后的应力场、变形场和岩爆应力风险指标的变化特征。研究结果表明：基于应力隔断帷幕的底柱采场卸荷,并没有使应力消除或消失,而是改变了应力的传递路径,使应力集中远离目标开采区域,从而实现了对目标开采区域的“卸荷”。应力隔断帷幕实施后的上盘与下盘变形量增幅明显,变形能得到了快速释放,起到了对高应力底柱的有效卸荷作用。应力隔断帷幕的实施大幅度降低了底柱的岩爆应力风险指标,岩爆事件发生的概率和量级大幅度降低。研究方法与结果为类似条件下的深部高应力矿柱的安全开采提供了技术支撑。     

金源矿区房柱法开采围岩稳定性分析

为了对矿区深部开采岩体的稳定性及岩爆倾向性进行深入地分析研究,本文针对金源矿区深部开采而可能带来的稳定性问题进行了数值模拟分析,结果表明:1中段开采过程中,拉应力集中在采场顶柱和部分矿柱,需严密监测中部矿柱应力,必要时可对其施加预应力锚杆加固;2矿柱水平位移基本变化不大,底板有轻微的底臌现象;3对60m长度单矿块的开采模拟中,若需多个矿块同时开采时,可采用隔一采一的方式有效控制围岩变形,保证开采安全;4若对埋深不同的多中段同时开采,最大弹性应变能将达到1.16×105J/m3,会对周边矿柱及围岩的稳定性留下安全应隐患。     

基于深部开拓巷道的岩爆预测及防治技术分析

岩爆是矿山在开采过程中严重的灾害现象,随着矿山浅部资源的日趋枯竭,矿山相继进入深部开采阶段,在“三高”作用的影响下,深部开采使得岩爆问题愈发突出,成为制约矿山安全生产的重大隐患,本文以棋盘井煤矿为研究对象,通过侧压系数进行巷道围岩的岩爆预测,针对该区域岩体具备中级岩爆的可能性,提出岩爆防治技术,通过对工作面前方进行超前卸压、松动爆破卸压及对工作面后方进行深孔卸压,有效地降低了巷道岩爆发生的可能性,在一定程度上,保障了矿山安全施工与开采。     

赤峰山金红岭铅锌矿采场稳定性分析

近年来,随着矿山产能的日益增大,越来越多的采场同时出矿,工作面出现了顶板冒落、片帮等问题,严重制约了矿山的安全、高效开采。为了有效改善红岭铅锌矿采场稳定性现状,针对目前矿山采用的阶段深孔空场采矿法,使用FLAC3D对双阶段多采场的开采稳定性进行模拟,分析采场、矿柱及周边围岩的应力状态及破坏形式,提出相应的方式方法确保采场的安全生产。     

毛坪铅锌矿下向分层进路胶结充填采场结构参数优化

为探讨毛坪铅锌矿所采用的下向分层胶结充填采矿法采场结构参数的合理性,采用数值模拟手段对不同断面尺寸和不同埋藏深度的采场稳定性进行了计算,系统分析了充填体顶板及采场周边应力与塑性区等的变化规律。研究结果表明：随着进路跨度和采深的增加,进路四周拉应力值逐渐增大,当跨度超过5 m后,拉应力值已非常接近充填体抗拉强度;而当采深达到560 m时,拉应力范围几乎扩展到整个围岩,说明采场稳定性下降,存在拉破坏可能性。从本次计算情况看,在现有采深时（采深400~450 m）,进路最大跨度不宜超过5 m;而如果维持3.5 m的进路跨度持续向下开采,则适用的最大采深应在600 m左右,否则采场的稳定性难以得到有效保证。     

某矿山地压监测系统建设及预警技术研究

某矿山构造应力较大且岩体硬度较大,发生岩爆风险可能性较高。基于微震监测技术,建设了符合矿山实际特点的地压监测系统,经过台网优化,监测系统定位误差在10m左右,灵敏度在-2.6左右。分析了微震事件空间分布,划定采场西侧为潜在危险区域。并分析了危险区域内微震事件b值动态演化特征,得出b值可做为岩爆预警参量,b值迅速下降可作为岩爆前兆信息,成功预测岩爆发生,可为类似矿山安全生产管理提供一定的借鉴意义。     

基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控研究

随着浅层磷资源的逐步枯竭,磷矿山企业逐步转向深部开采,然而深部磷矿开采中的岩爆灾害突出,对井下人员和设备造成了严重的安全隐患。以某磷矿深部开采中呈现的岩爆现象为例,结合工程开挖环 境与开挖工况,引入“协同开采”理念,从应力转移、应力防控和岩性改善的角度对深部磷矿岩爆防控进行了研究。结果表明,①井下岩爆主要表现为开拓巷道掌子面附近的即时型岩爆和巷道交叉处及采区矿柱中上 部的滞后型岩爆;②对采场切割巷道掌子面附近采取“品”字形错位布置和泄压挂网的主动防护方式,可有效降低岩爆产生烈度和岩爆发生次数,并对岩爆瞬间飞溅碎屑进行阻拦;③通过优化矿区尺寸,采用间隔错 位开采方式优化回采工艺,并进行采区充填,可有效降低开挖引起的采区应力集中程度,从而在控制工程成本的同时降低作业现场安全隐患程度。基于“协同开采”理念的深部磷矿岩爆防控思路的提出,对于确保磷 矿深部安全高效开采具有一定的借鉴意义。     

同一铅垂面不同层位沿空掘巷矿压特征研究及应用

华丰煤矿采深超过1 km,煤层倾角32°。此矿采用传统留小煤柱进行沿空掘巷,巷道变形严重,影响安全生产;如采用沿空留巷的无煤柱开采技术,由于受千米埋深的高地应力影响,沿空留巷会产生大变形,并且围岩不稳定。为解决以上难题,提高煤炭回收率,采用错层位沿空掘巷方法。通过建立沿空掘巷基本顶的力学模型,分析推导巷道围岩冲击地压发生机理,据此采取煤层超前注水和危险区爆破卸压等防冲措施。     

深井复杂条件下巷道危险区域冲击地压防治研究:以唐口煤矿为例

唐口煤矿6305工作面煤层具有强冲击倾向性、顶底板具有弱冲击倾向性,巷道冲击地压问题显著。在综合分析地质因素的基础上,预测划分出工作面两巷道分别存在重度危险区域2个,中度危险区域2个。通过在巷道掘进过程中采用应力在线监测预警系统、微震监测系统和钻屑法检验,并重点监测预测危险区域,最终确定巷道冲击危险程度,并采取相应的预防措施。结果表明,逐级采用卸压爆破法与大直径钻孔卸压法对冲击地压进行防治,能有效降低冲击地压的危险性。     

某铀矿井采场顶板地压监测与对比分析

某铀矿井开采深度的增加和采矿方法的改变,给采场顶板稳定性带来了新的不确定因素。为了及时掌握深部采矿中,采用不同采矿方法时采场顶板围岩的稳定性,在-150m中段12-4采场布置钻孔应力计、压力计和位移计,分别对巷道围岩和采场顶板的表面位移、顶板压力和应力进行监测。通过对比分析监测数据,掌握了上向矸石充填法和无轨采矿法采场顶板稳定性的变化情况,为矿山的安全生产提供了科学指导。     

矿井冲击地压预防措施研究

冲击地压作为煤矿开采过程中一种强烈的矿山压力显现形式,严重威胁工作面的安全生产以及矿工的生命安全。以新疆某矿101工作面为工程背景,综合其地质因素和开采因素两方面的评价结果,得出了101工作面的冲击危险性评价为中等冲击危险;提出了应用电磁辐射仪对工作面回采过程进行实时监测,来预防工作面冲击地压的发生;同时对冲击地压危险区域使用钻孔监测的手段,采取超前预裂顶板的卸压方式预防冲击地压的发生。     

大型深埋硬岩矿床岩爆监测系统方案研究

根据冬瓜山矿床地质构造特征和深井开采条件，总结出开拓井巷岩爆发生的位置特征，采用数值计算方法预测了采场围岩岩爆危险区。指出该矿床岩层构造和岩性分布简单、原岩应力场较均匀、采掘工程引起的岩爆范围大、位置分散。提出了以微震监测系统和短周期地震波监测系统为主，以电阻率监测、电磁波监测和现场施工观察为辅的岩爆监测系统方案。     

不规则煤柱影响下旋采工作面冲击地压防治技术

唐口煤矿3303工作面初采期间存在多个不规则煤柱,对工作面的围岩应力状态和分布规律造成了不利影响,工作面存在冲击地压发生可能性。为了防止工作面初采期间冲击地压的发生,对工作面初采期间的应力状态进行了数值模拟研究,分析了倾斜推进、旋采和水平推进3个阶段的工作面围岩应力状态变化及其冲击危险性,划分了6个冲击地压危险区域。回采过程中对危险区域进行应力监测,若发现危险立即采取放炮卸压措施解除冲击地压危险。实践证明通过冲击地压危险区域的划分和危险性分析．继而采取相应防范措施可有效地防止工作面冲击地压的发生。     

某铁矿山矿柱回收技术研究

某铁矿山采用房柱法开采,矿房采用浅孔分段空场嗣后（废石）充填采矿法回采,回采已经接近尾声。结合该矿矿柱的实际情况,提出了采用留设矿壁的上向水平分层进路充填采矿法来回收废石充填体之间的间柱,采取安全管理措施,实现了间柱的安全回采,取得了较好的经济效益和社会效益。