地下矿山空区失稳三维探查及可视化安全分析

针对某金属地下矿山I号矿床采空区失稳垮塌致使周边巷道遭到破坏的工程实际, 采用空区探测系统(CMS)对垮塌空区进行了现场三维探测, 获取了采空区失稳垮塌三维信息; 运用三维建模软件Surpac分别构建起垮塌采空区及其周边巷道的三维可视化模型, 以此为基础有效地确定了因采空区失稳垮塌致使巷道破坏的位置、范围和程度, 提出了采空区垮塌后给周边的凿岩、回风井等工程巷道带来的安全隐患。 实践表明, 这种基于空区失稳三维探查的可视化安全分析方法, 可直观、准确地掌握采空区失稳破坏相关信息, 从而为矿山制定科学合理的治理方案提供可靠的依据。     

基于CMS及DIMINE-FLAC~(3D)耦合技术的采空区稳定性分析与评价

在矿山安全生产建设中,对井下空区进行探测、对空区安全性及地表移动规律等进行分析评价,以及制定科学合理的空区处理方案非常重要,这对延长矿山现有资源的开采年限,为矿山的安全高效开采制定科学的开发利用方案具有重大的现实意义.应用空区探测系统(CavityMonitoringSystem,简称CMS),精确地获取地下矿山采空区的三维形态和准确的空间位置,并借助大型三维矿床软件DIMINE建立起了空区的三维形态模型,通过耦合方法实现在FLAC3D中生成能准确反映空区和围岩地质结构及岩性条件的数值模型,简化复杂空区稳定性计算的结果,并提高了准确性和可靠性.结果表明,使用地质模型转换的数值计算模型,对采空区稳定性进行了成功的模拟,并证明采用"地质-数值"耦合方法的方法对采空区稳定性研究是可行的.     

采空区精密探测技术应用研究

矿产资源地下开采形成的大量采空区是危及矿山安全的主要灾源之一.准确掌握空区形态、大小及其变化是控制因空区引发的灾害及优化采矿设计等的重要基础性工作.介绍了已在我国矿山首次应用并获得成功的空区三维激光探测系统(3D Laser Cavity Monitoring System),简称CMS系统.阐明了该系统的基本构成和工作原理,并对其在某矿山空区三维形态的精密探测、采空区体积计算、采空区顶板面积计算、采空区实际边界确定、采空区剖面自动生成及辅助矿柱回采爆破设计方面的应用研究与实践进行了介绍.实践表明,CMS的成功应用为我国矿山空区动态监测及安全控制等相关研究开辟了一条新的有效途径.     

冬瓜山铜矿采空区激光探测技术的研究与应用

介绍了CMS探测采空区的原理及探测方法,以冬瓜山铜矿探测空区参数为主要依据,运用Surpac等软件工具,分析了采场周边超挖、顶板巷道安全等问题,阐述了空区的超挖量、存留矿量及贫化损失的可视化计算方法.     

一种新颖的采场存留矿量可视化计算方法

存留矿量因直接关系到矿床资源的回收程度而被视为是衡量采场回采质量的一个重要指标。针对我国目前对采场存留矿量缺乏有效计算方法这一现实,综合运用空区三维精密探测系统CMS(Cavity Monitoring System)和SURPAC等数字化手段,研究形成了一种新颖的基于采空区三维精密探测的采场存留矿量可视化计算方法,即先采用CMS空区探测系统对采空区进行三维精密探测;然后以空区实测数据和采场回采设计资料为依据,运用SURPAC软件分别构建采空区、采场回采设计单元和采场底部结构的三维模型;以此为基础,建立采场底部存留矿石的三维实体模型,准确地获取存留矿石在采场底部的空间分布及体积大小,进而计算出存留在采空区中的矿量。实际应用表明,该方法实用可靠,从而为矿山准确计算存留矿量提供了一种有效的技术手段。     

CMS及三维可视化技术在采空区探测中的应用研究

通过空区探测系统（CMS）采集空区三维数据,由三维可视化矿业软件3Dmine处理数据并建立三维模型,可以精确获取采空区的空间几何参数,不仅提高了空区数据采集的安全性,还具有效率高、可视化效果好等特点。在石人沟铁矿空区探测的实践证明,基于CMS探测建立的三维可视化模型可以得到采空区的精准数据,为空区的处理、回采贫损控制及空区稳定性分析等提供了必要的参考。     

CMS及三维可视化技术在采空区探测中的应用研究

通过空区探测系统CMS）采集空区三维数据,由三维可视化矿业软件3Dmine处理数据并建立三维模型,可以精确获取采空区的空间几何参数,不仅提高了空区数据采集的安全性,还具有效率高、可视化效果好等特点。在石人沟铁矿空区探测的实践证明,基于CMS探测建立的三维可视化模型可以得到采空区的精准数据,为空区的处理、回采贫损控制及空区稳定性分析等提供了必要的参考。     

基于C-ALS实测的采空区三维建模技术及工程应用研究

3D激光探测法是目前国际上一种新型空区探测方法。采用先进的空区探测系统(C-ALS)对金属矿山形成的采空区进行精密探测,在此基础上,运用大型矿山建模软件Surpac建立采空区三维模型,并得到空区的形状、空间位置、体积大小。通过对模型的后期处理与应用,从采场周边超挖量、顶板冒落、矿柱垮塌量及回采贫化率指标的计算角度研究了采场回采效果,为采矿技术人员对地下空区的后续分析和处理提供了可靠的科学依据。     

三维激光扫描技术在三道庄矿复杂采空区探测中的应用

三道庄矿受前期地下混乱开采影响,在露天开采境界下方存在大量不明采空区。为了精准快速探测采空区,引进了三维激光扫描系统,该技术具有测量精度高、操作简单等优点,通过自动扫描可以获得采空区的位置、形状和大小,并且可以和CAD、3Dmine等常用的数字矿山软件耦合,建立采空区三维模型,从而为矿山安全生产提供技术参数和安全保障。     

CMS在矿山开采安全中的应用

空区三维激光探测系统(CavityMonitoringSystem,简称CMS)可有效地获取采空区的三维形态和空间位置,具有探测效率高、可视化效果好的特点。在介绍CMS的基本原理及探测方法的基础上,结合实例从采空区顶板巷道安全分析、辅助矿柱安全回采爆破设计、空区变形动态监测以及空区稳定性数值模拟分析等方面,阐述了CMS在国内金属矿山开采安全中的应用研究成果。实践表明,CMS是矿山实施安全高效开采的有效辅助手段之一,在矿山安全开采领域具有一定实际应用价值。     

采空区三维激光扫描系统C-ALS及其在安庆铜矿的应用

三维激光扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术,随着三维激光扫描技术的发展,采空区三维激光扫描系统正日益显示出其优越性。在对C-ALS和CMS系统进行技术参数对比的基础上,总结了C-ALS系统的应用优势,进一步研究了其在建立采空区数据库、矿柱回采爆破优化设计、损失贫化率精确计算、钻孔测斜等方面的应用。在建立安庆铜矿某空区三维模型后,计算空区体积,为矿山采空区充填设计提供重要依据。     

利用模糊数学探究煤层大倾角范围

利用模糊数学原理,通过确定大倾角煤层的隶属函数和隶属度,对大倾角煤层的倾角范围进行了数值化处理,提出了煤层大倾角范围的建议,有助于大倾角概念的统一和大倾角煤层理论的专门研究,有利于我国大倾角煤层开采理论与技术的发展和国内外学术交流。     

矿体倾角对地表沉降的影响研究

利用非线性有限差分数值模拟的方法,计算了9种矿体倾角不同的工况,研究了矿体倾角对地表沉降的影响。数值模拟的结果表明：矿体的倾角对地表沉降的影响很大,矿体的倾角直接影响地表的沉降中心、沉降曲线的形式和沉降量值的大小。     

露天煤矿边坡稳定性数值模拟分析

露天煤矿顺倾层状边坡稳定性差,在开采企业领域属于需要解决的技术难题。以乌海市露天煤矿为例,对露天煤矿的顺倾层状边坡进行优化设计分析,并对选取的工程模型边坡稳定性进行分析,确保选取的模型及数据更接近于实际。以煤矿顺倾层边坡的稳定性在断层倾角及走向交角为例,对断层倾角及走向交角进行分析,探究断层倾角及走向交角对于边坡的稳定性的影响。通过对断层倾角的8种工况模型和走向交角的7种工况模型进行数据分析,得出其倾角变化对边坡稳定系数的影响,进而提出相应的防护措施。     

一种新型滑坡体无线远程监测系统设计

针对目前滑坡体监测仪器高测量精度、高可靠性、高自动化程度及低功耗的要求,设计了一套滑坡体全数字高精度自动远程监测系统。系统以STM32为核心,集成了SCA100T高精度双轴加速度传感器、MPS-S-400 mm-P位移传感器及SRY-1雨量计,采用SIM900模块实现GSM网络接入,基于12 V/40 AH蓄电池和小型太阳能发电系统完成系统持续供电。系统程序设计采用动态周期采集机制降低功耗,利用雨量阈值触发,驱动倾角传感器与位移传感器采集,并启动GSM实现远程数据传输。实验结果表明：系统能够实现滑坡体区域的雨量、表面位移和深部倾角参数自动化远程采集与传输;雨量采集精度为0.1 mm、地表位移采集精度为0.022 mm、深部倾角采集精度高达0.035°;该系统在无太阳能充电的环境下续航时间持续15 d,正常日照条件下持续工作时间大于90 d。     

初始裂隙倾角对岩石破坏模式及峰值强度的影响

初始裂隙倾角是影响裂隙岩体再生裂隙扩展方向和损伤断裂模式的重要因素之一,采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统对不同倾角的单裂隙岩石在单轴压缩条件下破坏过程进行数值模拟。结果表明:当裂隙倾角不大于45°时,试件呈现出拉伸和剪切的混合破坏;裂隙倾角为60°时试件以拉伸破坏为主;裂隙倾角为75°时试件以剪切破坏为主。受岩石强度、内摩擦角和压拉比的影响,初始裂隙倾角对单裂隙岩石峰值强度的影响趋势具有多变性,其影响趋势可分为三类,一是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度增加;二是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度先降低再增加;三是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度先增加后降低再增加。     

淮北矿区底板断层防治水研究与实践

为了有效地治理淮北矿区底板断层突水,针对不同断层情况采取了不同的措施。在煤柱留设方面,充分考虑了断层倾角和断层对煤体渗透性的影响;在注浆、疏放水方面,考虑各个含水层之间的水力联系。研究和实践表明：与传统的按规程和经验留设煤柱相比,在考虑到断层倾角和断层对煤体的影响基础上进行煤柱留设更加科学合理。桃园矿F2断层倾角为60°,处于临界角;为安全考虑,在留设煤柱后还应加强底板监控,防治断层引发的底板突水。注浆前先进行放水试验可以更好地了解含水层之间的水力联系,对注浆工作有指导作用。朱庄矿和杨庄矿的工程实践也说明了注浆对于阻止小断层构造引发的突水效果显著。     

开滦赵各庄矿大倾角综放工作面矿压显现规律分析

结合开滦赵各庄矿千米深部大倾角综采放顶煤的开采,通过现场矿压观测,较全面地分析研究了大倾角工作面的矿压显现规律,提出了影响大倾角煤层开采矿压的因素及大倾角工作面综放开采矿压显现的新特征。     

近距离采空区下大倾角俯伪斜工作面矿压显现特征研究

针对大倾角俯伪斜工作面矿压分布特点,结合潘北矿大倾角近距离煤层群开采地质与工程条件,开展了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面不同开采阶段支承压力演化特征研究。根据现场观测数据以及数值模拟分析,构建了不同回采阶段大倾角煤层俯伪斜开采煤壁前方支承压力分布以及数值计算模型,计算了煤壁前方支承压力作用范围,揭示了大倾角煤层采空区下俯伪斜工作面支承压力“鞍型”分布特征。通过理论分析及现场实测分析了工作面周期来压步距及顶板来压强度,提出了工作面矿压控制对策,取得良好的经济技术效益。     

不同工况下挂帮矿回采诱发边坡失稳的数值模拟研究

为探究无底柱分段崩落法开采挂帮矿对露天边坡稳定性的影响,以湖北某铁矿挂帮矿开采为工程背景,分析边坡在不同边坡倾角、矿体倾角和矿体埋藏深度等条件下坡体内第一主应力演变过程和裂纹扩展过程。结果表明:随着边坡倾角、矿体埋藏深度增加,塌落的松散岩体体积逐渐增大;随着矿体倾角增大,塌落的松散岩体体积呈现为先增大后减小的趋势。矿体倾角和矿体埋深一定的条件下,边坡倾角大于40°时的采空区不能完全容纳松散岩体;边坡倾角和矿体埋深一定的条件下,矿体倾角小于30°时的采空区不能完全容纳松散岩体。