某铅锌矿采空区崩落处理与安全保障技术研究

某铅锌矿前期采用分段凿岩阶段矿房法,945m水平以上面临采空区安全隐患。基于各中段空区赋存特征,因地制宜进行崩落处理。1 005m中段,1#矿体和9#矿体分别采取自然冒落和强制放顶。945m中段,采用中深孔分段凿岩或束状深孔阶段凿岩的整体崩落法,以矿房采空区为大补偿空间,对矿柱进行区域整体崩落回采。另外,采空区处理相关安全措施包括作业区与空区隔离、空区内留设矿石垫层、空区封闭与气浪引导等。     

梨树沟铁矿多空区残矿安全回采技术研究

梨树沟铁矿南部采区为倾斜中厚矿体,应用浅孔留矿法开采,因矿体倾角变化大,矿房开采高度不一,形成了多个大小不等的小型采空区,有的空区已经发生冒落,多数空区处于亚稳定状态,空区内部与周围存留大量残矿,同时空区冒落威胁了下部矿体的开采安全。在分析空区顶板矿岩临界冒落跨度的基础上,本着诱导空区围岩安全冒落和保持残矿回采工作面与空区隔离的原则,提出了先崩落空区内矿柱释放空区顶板冒落能,再用分段空区、崩落与诱导冒落相结合的方法回采残矿的技术方案。该方案实施半年多来,采准工程施工与回采的安全条件良好,有效控制了顶板围岩的冒落形式,实现了小型多空区残矿的安全回收与空区危害的协同治理。     

矿房采矿法的安全保障措施

用矿房采矿法开采围岩坚硬稳固的矿体时形成空区,矿房采完后此空区应当用充填料充填或者用上部采空区转放的冒落废石充填。采空区容积常达数万甚至数十万立方     

平邑石膏矿采矿方法及采空区处理

平邑放现有新老两座矿井，均采用浅孔落矿房柱法开采，矿石损失率４０％，形成空区１０万ｍ＾２（老矿）和１．２万ｍ＾２（新矿），１９９４年空区冒落２．５万ｍ＾２，经济损失巨大，合理的空区处理措施，是矿山正常生产的关键。     

和睦山矿采矿方法的改进

和睦山矿采用分段空场嗣后充填采矿方法,矿房回采到一定阶段形成一定空区后,采场出现顶板冒落、矿柱垮塌等现象,导致矿区矿石贫化率大,回采率低。通过分析,矿区矿岩稳定性差是造成采场顶板冒落、矿柱垮塌的主要原因,采用上向水平进路充填采矿法能有效降低矿石贫化率,提高矿石回采率。     

捷克利矿采矿方法安全性的评价

随着开采深度的增大,由于充填前已采空的矿房不断冒落,该矿将阶段矿房法改为分段胶结充填法。但是,这要增加掘进工程量。为了减少采准工程量,苏联哈萨克科学院矿业研究所建议在稳固矿体区段,用水泥砂浆钢筋长锚索加固承压岩石。以加大矿块尺寸,而矿块不划分为分段。现在以比较单位采掘工程量的事故次数     

采场二步骤回采充填体稳定性分析研究

阿舍勒铜矿采用大直径深孔嗣后充填法二步骤回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。本文以0 m中段北1 #采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析,建立数值计算模型,基于Phase2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算分析,综合分析得出：矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求,试验采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,说明矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

阿舍勒铜矿二步骤采场回采充填体稳定性分析

阿舍勒铜矿采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。以0m中段北1#采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析。建立数值计算模型,基于Phase 2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算。结果表明,矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求。采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

毛公铁矿采空区安全经济治理方法

毛公铁矿存在着由采空区批量冒落而引起的气浪冲击危害。根据矿山的地质条件、开采现状以及监测结果,分析了采空区冒落的发生条件以及冒落发生的主要地点,在此基础上,按崩落法本质安全理念,研究提出在分段之间上盘面之下的矿体里掘进沿脉切割巷道,布置扇形中深孔回采形成切割空间,并与回采进路协同退采的方案,保障采空区顶板的零星冒落。同时,在新老空区连通时,采取控制冒落形式与工作面防护相结合的方法,严防空区冒落冲击危害。提出的治理方法,既有利于对新增空区顶板冒落形式控制,也有利于降低上盘侧采出矿石的贫化率,实现了采空区的安全经济治理。     

大冶铁矿实测空区Surpac-FLAC3D耦合稳定性评价

阶段空场嗣后充填法一步矿房采空区稳定性对于保障矿山安全生产至关重要。通过采空区精细探测可得到采空区的准确形态,在FLAC3D软件中将实测空区Surpac模型导入,以大幅度提高空区稳定性分析的准确度,实现数字矿山的可视化。以大冶铁矿为例,利用VS150仪器测得嗣后充填采矿法一步矿房回采的空区探测模型,通过相应的耦合程序,将空区探测模型在FLAC3D软件中真实地展现,将设计的矿体模型与实测空区模型复合,精确得到了矿石回收率与贫化率指标,矿体超采量为1 423.4 m3,欠采量为1 413.3 m3,矿房回采质量较高,达到预期效果。结合实际工程岩体力学参数,分析了矿房开挖形成空区后的稳定性。经过现场工程验证,证明了分析的正确性,空区Surpac-FLAC3D耦合分析方法具有较大的应用价值。     

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。     

诱导冒落处理采空区技术适用条件分析

诱导冒落是通过拉底及辅助诱导工程,诱导顶板岩体冒落,具有效率高、成本低等优点,已逐渐应用于采空区处理。通过诱导冒落成功应用案例,并基于岩体基本质量分级和Mathews稳定图法分析了诱导冒落矿山的矿岩稳定性和空区可崩性,得出诱导冒落处理空区的适用条件:空区围岩稳定性级别为中等稳固及以下为宜,初始空区可通过进一步回采或者崩落空区间柱进行空区扩展,最终形成的空区在马修斯稳定图上的崩落概率要高于80%,且地表允许崩落。研究成果对完善空区处理体系,推广应用诱导冒落技术具有理论指导和借鉴意义。     

复杂条件下不规则空区围岩冒落时空演化特征研究

复杂条件下不规则空区围岩冒落一直是裂隙岩体冒落研究领域的难点之一,岩性、断层、节理、空区形态及周边空区等条件越复杂,空区围岩冒落特性越难表征。石人沟铁矿开采M2矿体期间因下部民采空区突然冒透-210 m水平,形成埋深大、规模大、不规则且位于主要生产区域的M2主空区,同时该空区北侧还分布4个非法盗采诱发的隐伏空区,严重威胁了矿山安全生产。为此,提出了集三维探测、三维建模与三维数值模拟于一体的不规则空区围岩冒落范围预测方法。利用三维激光扫描技术探测空区形态与位置分布,在Rhino软件中利用复杂地层条件和空区最大不规则断面建立三维数值模型,基于3DEC研究周边空区开挖形成的采动应力影响下的M2主空区围岩时空演化特征,得到空区围岩最大冒落范围,并以空区水平截面半径和横向最大冒落范围之和确定安全隔离区半径,用以保障空区安全治理与周边矿体安全生产。研究表明：M2主空区围岩冒落活动在向上扩展的同时,也在沿矿体走向方向发展,且北侧围岩冒落范围远大于南侧。此外,通过开采安全隔离区外部南侧矿体,可有效利用已有采准巷道和中深孔穿孔工程,使该矿产能得到有效衔接。     

某矿采空区处理技术

观察了某矿采空区冒落过程,判断空区冒落线形态为拱形,利用拱形冒落原理,分析顶板围岩的受力状态,提出了采空区处理方法,限制了空区的有效暴露面积,对空区进行适时充填。     

构造应力型矿山顶板覆岩移动冒落响应特征研究

为了分析自然崩落法在覆岩整体性较好的构造应力型矿山应用的可行性,以龙桥铁矿为工程背景,借助数值计算、现场监测手段,重点对顶板岩层移动冒落力学响应机理进行研究。结果表明:构造应力促使离空区一定距离的顶板覆岩形成明显的应力集中区,并随空区跨度增大沿顶板覆岩向地表方位移动,同时伴有应力集中和应力释放的现象,构造应力成为破坏顶板覆岩完整性的动力源,增加顶板覆岩自然冒落的机率;空区的形成,使得空区相邻顶板覆岩为拉应力区,且随空区跨度增大沿倾向和纵向方位扩展,拉应力值呈平稳增加趋势,当跨度趋近临界跨度时,顶板覆岩拉应力值增大明显,预示着空区顶板呈现移动冒落现象;空区跨度继续增大时,覆岩拉应力值在保持平稳波动外,顶板覆岩遭受拉伸剪切破坏的范围在扩大,顶板岩层也在持续冒落。     

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。     

充填采矿法的改进

热兹卡兹甘矿床有些矿段矿石品位高（品位沿矿体厚度无变化），厚度大（超过18m），分一步和二步矿房以充填法回采，以保证矿量完全采出。一个盘区的回采顺序如下：一步矿房采准与回采；采空矿房充填与接顶充填；二步矿房采准与回采；采空的二步矿房充填。一步矿房以大家熟悉的浅孔崩矿工艺回采。在这种情况下，根据矿体厚度，用一个分层或分成几个分层回采’‘’。在相邻的一步采空矿房胶结充填工作结束且充填体达到必需强度之后，便开始二步矿房回采。二步矿房回采时，工人不进入采空区，只从凿岩装矿巷道钻凿扇形深孔崩矿’‘’。崩落的…     

采空区顶板冒落形成冲击气浪的研究

因采空区顶板冒落产生冲击气浪,以某矿为例,研究顶板冒落的两种方式,即“打气筒”型和“绕流”模型。通过对空区顶板冒落方式的分析,顶板冒顶方式为“绕流”模型,以理论计算方式,算出顶板块体冒落和整体冒落产生的最大气流速度分别为0.47 m/s、37.77 m/s。采场零星冒落条件下距离块石边缘处4 m,气流不会对人体产生危害。以此分析,可以对空区顶板冒落问题进行指导。     

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11～38 m、26～58 m、41～87 m,后续稳定冒落高度可达1.5～2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67～100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。     

大中铁矿Ⅱ~#矿体采空区处理方案研究

针对大中铁矿Ⅱ#矿体开采后存在的空区危害,提出了采取控制冒落与诱导冒落相结合的采空区处理方案,按空区冒落气浪冲击原理建立了模型,并对冲击危害进行了评价,建议设置空区垫层厚度、地表陷落区的圈定及警示标记,有效地解决了大中铁矿的空区危害。