胶结充填体顶板裂缝雷达响应特征的正演研究

采用探地雷达探测下向分层充填法中胶结充填人工假顶中裂缝的状态。首先从理论上分析了裂缝的雷达响应特征;其次测定了下向分层胶结尾砂充填体材料的相对介电常数为10.9;最后研究了下向分层胶结尾砂充填体材料中垂直裂缝与倾斜裂缝的正演结果。研究结果表明:理论上得出垂直裂缝的雷达响应特征为对应裂缝顶、底端的绕射双曲线,倾斜裂缝是沿着裂缝倾斜方向的一系列绕射双曲线;正演结果说明下向分层胶结尾砂充填体中的裂缝是可测的,且裂缝的雷达响应特征符合理论分析规律。研究结果可为下向分层胶结尾砂充填体中裂缝探测提供理论认知和数据判读支持。     

兰州市道路地下病害体探地雷达图像解译分析

文章依托兰州市道路地下病害体探测项目实践,根据丰富的探地雷达图像资料,对地下病害体探地雷达图像的波组形态、振幅及相位与频率进行了详细解译与分析,总结出一套地区性地下病害体探地雷达图像特征的判读经验,为兰州市全面开展城市地下灾害探测普查提供了强有力的技术支撑,也为地质条件类似的其他地区开展地质灾害探测提供参考.     

基于GPRMax2D采空区周围不良地质体正演模拟

为了研究采空区周围不同的不良地质体对探地雷达采集数据波形的影响,构建方形顶板的空区,在空区周围加载裂隙和破碎岩层(空区的两边和上下位置)以及给空区充填不同的填充物,利用GPRMax2D模拟,得到它们各自的波形双曲线,最后通过矿山采集到的空区时间剖面图进行验证,结果表明:空区周围存在左右裂隙时,顶板两反射双曲线出现交叠,无底板反射;空区上下存在裂隙时,双曲线边界反射模糊,无顶板反射。空区里充填水时,反射波形曲线无围岩底板反射,但两翼清晰,而充填碎石时,方形顶板边界处反射清晰,有底板反射,但曲线两翼延伸短。     

探地雷达在地下防空洞探测中的应用

本文简述了探地雷达技术的基本原理及其在阜新高德东山探测防空洞的应用.通过探地雷达对目标体的检测,分析了地下空洞的雷达波组异常特征,准确地探测出了防空洞的具体位置.经开挖验证,与地下空洞实际位置相吻合,为确保建楼地基的稳定提供了技术支持.     

废石胶结充填体强度特性及其应用研究

宝山矿西部2#矿体为深部难采矿体,采用废石胶结充填法回采.为确保其回采的安全,采用RMT-150B岩石力学试验机,对7种配比的废石胶结充填体在不同龄期的抗压强度进行了测试,利用龄期为28 d的废石胶结充填体的力学参数对试验采场进行了充填法回采的FLAC3D模拟,根据模拟结果选用C组配比的废石胶结充填体对该矿试验采场进行了充填,同时还对其进行了应力测试.研究结果表明:水灰比和灰砂比是控制废石胶结充填体抗压强度的关键因素;龄期为28 d的C组废石胶结充填体的抗压强度大于2 MPa;采空区围岩的最大主应力和竖向最大位移随废石胶结充填体强度的增加而减小,而最小主应力则与之相反;选用C组配比的废石胶结充填体的试验采场的应力测试结果与模拟结果吻合良好,能有效地控制该试验采场深部开采的地压.     

胶结充填体对二步矿体作用机理分析

为研究胶结充填体对二步矿体的作用机理,以新城金矿782、792和802 3个一步采场为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,对一步采场从第3分段开挖充填到第5分段开挖充填中胶结充填体的作用机理进行模拟研究。结果表明：从一步采场第3分段到第5分段开挖充填,二步矿体内的应力值比胶结充填体内的应力值大5～6倍。792采场胶结充填体与二步矿体接触面上产生的塑性区以受拉破坏为主,782、802采场胶结充填体与二步矿体接触面上的塑性区由剪切破坏产生,深度基本保持在1 m左右。一步采场回采至11分层后,顶板沉降量加快,需对顶板进行支护处理,以保证回采安全。     

长壁逐巷胶结充填工作面关键参数设计

针对河南某矿老城区下压煤回采困难等问题,提出了应用长壁逐巷胶结充填采煤法回采老城区下煤炭资源。分析了充填工作面处于前、中、后3个充填时期的煤层-充填体相互作用状态,提出了胶结充填采煤工艺的3个关键参数;采用理论分析和数值模拟方法研究了充填工作面的应力分布及围岩变形特征;在数值模拟的基础上,建立了煤层-充填体控顶力学模型,得到了顶板下沉挠度曲线。研究表明:长壁逐巷胶结充填采煤的充填巷道宽度为5 m,间距为3倍掘巷宽度,充实率为90%时,能有效地避开上一条巷道开挖的应力增高区,顶板最终下沉位移为0.281 m,对顶板变形起到了良好的控制作用。     

下向进路倾斜分层胶结充填体稳定性研究

下向进路胶结充填采矿法在我国金属矿山绿色开采中得到了广泛的应用。通过FLAC3D数值模拟软件研究了不同分层数目、分层角度、充填体厚度及采空区跨度高度比对充填体顶板稳定性的影响规律。研究结果表明：分层数目、分层角度及采空区跨度高度比均与充填体顶板下沉位移呈正相关关系,特别是当跨度高度比增至1.75时,2分层充填体顶板的最大位移达到了24.56 cm;充填体厚度与其下沉位移呈负相关关系;不同分层数目下,充填体顶板最大主应力均以压应力形式存在,且分层数目越多,压应力越大;随着分层角度及采空区跨度高度比的增大,顶板最大主应力逐渐由压应力转为拉应力,特别是当分层角度为10°时,2分层充填体顶板的最大拉应力达到了140 kPa;随着充填体顶板厚度的减小,顶板压应力集中区域逐渐由“半圆形”转为两头凸起、中间凹陷的“马鞍形”。研究结果可为下向进路充填开采的充填设计和应用提供参考。     

破碎顶板垮塌采场胶结充填治理

针对金厂河多金属矿一步骤破碎顶板垮塌治理难题,采用三维激光扫描的方式,探明了采场顶板垮落形态特征,构建了破碎顶板垮塌采场三维可视化模型。通过对金厂河矿胶结充填体强度需求的理论计算,设计一步骤胶结充填体整体强度为3.0 MPa。基于充填料浆配比试验、扩展度试验和流变试验,综合确定充填工艺参数为:料浆质量浓度为68%～72%,灰砂比为1∶8。结合21^#采场三维空区模型和形态,合理布置了充填挡墙和充填下料工程,进而保障了破碎顶板垮塌采场胶结充填体的稳定性。     

基于GPR的隐伏采空区探测正演响应特征

采用探地雷达技术对隐伏采空区进行精确勘探,从理论上分析了采空区目标提取以及目标体的空间位置,为实际操作提供依据,建立平面域弧面顶板模型,对采空区、围岩裂隙和顶底板裂隙的波形,破碎围岩对采空区的影响以及不同充填体情况下采空区反射波形特性进行分析。     

尾矿坝浸润线的雷达探测技术

浸润线是影响尾矿坝安全稳定性的一个重要因素,因此有必要对其位置和分布进行探测。探地雷达作为一种物探设备与手段已经在水坝浸润线的探测工作中得到应用,本文将雷达探测技术引入到尾矿坝浸润线的探测中,从雷达探测机理、雷达正演分析和尾矿坝浸润线的物理特征上论证了该方法的适用性和可行性。文中解释了使用雷达探测浸润线的具体方法与过程,从正演和反演两方面分析了浸润线雷达探测图像的特点。在方法实证中对一具体的尾矿坝浸润线进行了探测,发现探测结果与钻孔检测的浸润线数据基本符合,这充分说明了雷达探测技术在尾矿坝浸润线探测工作中是适用和可靠的。     

探地雷达探测采煤工作面隐伏钻杆研究

为了提前探测定位采煤工作面中的隐伏钻杆,探讨了利用防爆探地雷达技术进行采煤工作面隐伏钻杆超前探测的技术方法,结合雷达探测理论,计算出钻杆与煤层分界面的雷达波反射系数介于0.25~0.35,论证了雷达探测一般隐伏钻杆的可行性。通过煤层中雷达探测钻杆正演模型分析,获得了钻杆的雷达波波形响应特征。阳泉矿区煤层中隐伏钻杆的探测实践,确定了隐伏钻杆所在位置,探测结果得到了回采验证,经过统计探测钻杆准确率为81.2%,取得了很好的地质效果。研究表明,采用防爆探地雷达能较好的对采煤工作面中隐伏钻杆进行超前探测,解决了采煤工作面中隐伏钻杆的超前预测定位难题。     

露天矿滑坡体的探地雷达检测技术

提出了使用探地雷达检测露天矿山边坡的方法。通过探地雷达探测实际露天矿山边坡,反演分析解释沿测线的雷达图像,结合雷达正演模拟计算,对比Janbu法稳定性计算结果发现：雷达探测边坡内部构造的图像与地表出露的滑坡特征相符,与稳定性计算形成的圆弧滑坡面也基本吻合,而且雷达探测结果还揭示了台阶边坡内部潜在的地质缺陷。探测结果证明,探地雷达检测露天矿山边坡内部地质构造和缺陷是可行的。     

不同水分条件下探地雷达电磁波波速估算方法与对比分析

通过对地下管线在雷达图像的响应特征的分析,提出了基于Levenberg-Marquardt的一种双曲线拟合计算电磁波速的方法,在此基础上,采用GR-Ⅲ型探地雷达系统对不同土壤含水条件下的地下管线进行探测,并将该方法应用于地下管线深度的提取,并与介电常数法和已知埋深反算法计算结果进行了精度的对比分析。结果显示：土壤体积含水量由17.020%增至25.333%时,基于Levenberg-Marquardt算法的双曲线拟合法计算电磁波速与实际值的差值均约为0.9 cm/ns,误差率约为8%,而基于介电常数法计算结果的误差由1.097 cm/ns增至1.670 cm/ns,误差率由9.613%增至16.510%。研究结果表明,基于Levenberg-Marquardt算法的双曲线拟合法更简便有效,适用于野外不同水分条件下的未知埋深的地下管线的空间位置检测工作。     

破碎矿体下向进路胶结充填人工假顶强度需求研究

下向进路胶结充填采矿中进路顶板的稳定性主要取决于假顶层的强度。以三山岛金矿极破碎矿体为研究对象,根据下向进路人工假顶层充填体的受力特征,采用弹性力学-梁模型与弹性力学-薄板模型分别计算下向进路胶结充填假顶层强度需求。在考虑安全系数的基础上,结合经验图表法与典型矿山类比法,综合推荐下向进路假顶层胶结充填体强度,为矿山人工假顶设计提供借鉴和技术支撑。     

强电磁干扰区灾害性采空区探地雷达精细探测研究

探讨了利用探地雷达技术进行强干扰区煤矿采空区精细探测的技术方法,结合雷达探测原理分析了灾害性采空区的探测可行性,给出了采空区的雷达反射波响应特征,分析了干扰的类型,提出了压制强电磁干扰的工作方法、数据处理和解释方法。结合具体的工程实例分析,论证了压制强电磁干扰方法的可行性,探测结果得到钻探验证,取得了较好的地质效果。研究表明,在强电磁干扰地区,采用可行的技术方法压制干扰,可以实现探地雷达进行灾害性采空区的精细探测。     

探地雷达在高速公路桥址溶洞探测中的应用

该文在介绍探地雷达的基本原理和特征参数的基础上 ,对影响探地雷达应用效果的因素进行分析 ,结合实际工作 ,对探地雷达探测高速公路桥址溶洞的可行性及有效性进行了研究。结果表明 ,探地雷达是一种快速无损的探测方法 ,能有效探测桥址溶洞 ,为桥梁基础施工提供可靠的工程依据。     

应用地质雷达和钻孔窥视研究顶板裂隙分布规律

为了测定顶板岩体的结构及破坏情况,给巷道顶板支护设计提供可靠的理论依据。结合现场的实际情况,采用pulseEKKO PRO型地质雷达和钻孔窥视联合测定顶板裂隙分布规律,充分发挥地质雷达探测与钻孔窥视的优势互补作用。钻孔窥视可直观反映顶板岩体的不连续面(如层理、节理、裂隙),受现场条件影响最大钻孔深度仅4m;地质雷达精确探测距离为0~10m,可延伸至钻孔窥视盲区,对围岩裂隙不能精确描述。监测结果表明:通过分析地质雷达波形图可知结构异常区域分布在3.5m和6.3m范围内,分析钻孔窥视输出图像得到孔壁3.5m附近岩体破碎、破坏较严重,对比分析可以确定此处有顶板离层现象。由此可见,用地质雷达探测顶板岩体的结构及破坏是可行的,二者的结合既可宏观判断围岩裂隙范围,也可细观观察围岩破碎情况及裂隙方向。     

顶板破碎富水矿山的机械化上向水平分层充填采矿法

针对华东某铜矿矿体顶板破碎,采场容易冒顶,采场富水,底板多次突水的问题,在矿山原有的点柱式分层充填开采的基础上,提出了机械化充填开采新方案。方案充分利用上向水平分层充填法矿石损失贫化小,地压管理效果明显,能有效防止冒顶、片帮、突水等矿山灾害的特性,结合机械化开采生产效率高、开采成本低、作业安全和工作环境好的特点,采用机械化上向水平分层充填采矿法。充填方案采用胶结与全尾砂充填间隔充填,进行连续开采,胶结材料为复合型高水速凝材料及尾砂。矿山生产表明：新方案使矿山采矿效率提升1/3,矿石回收率提高4%,贫化率降低0.4%,也为矿山作业安全提供了强大保障,有效克服了矿山冒顶、突水、生产效率低等问题,可为其他类似矿山开采提供一定的参考与借鉴。