顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

CMS精密探测技术在月山铜矿中的应用

运用CMS三维精密探测技术探测月山铜矿L-7#矿体老采空区变化状况,计算其主要采空区的体积,描述其空间实际边界,并与原来采矿设计的回采边界相比较,揭露其变化规律,为规模较大的老采空区处理提供依据,同时对老采空区上部毗邻的L-23#矿体安全回采有重要的指导意义。     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

铜坑矿92#矿柱群回采过程中的声发射监测应用与分析

铜坑矿92#矿体的直接顶板就是开采91#矿体时的胶结或者非胶结的空区充填体,并且尚存在未充填采空区45万m3,使92#缓倾斜厚大矿体的上部形成大范围的隐患区,开采条件十分复杂,地压活动非常频繁。根据矿山实际建立了一套多通道岩体声发射监测系统(本文仅取其中的8个通道),对92#矿体的回采过程进行地压活动监测。本文在现场采集监测数据的基础上,对声发射事件数、波形等参数进行了分析,统计得出了铜坑矿92#矿体回采过程中采场应力场与声发射活动频度之间的相关关系。     

近距煤层开采防止上部采空区有害气体下泄技术探讨

为了保证近距离煤层下部工作面安全生产,对上部采空区气体成分进行鉴定,采取采面及两巷气体检测、上部采空区气体压力监测、工作面升压系统等综合措施,综采工作面自切眼回采至回采结束,没有发生采空区有害气体下泄事故,成功消除了上部采空区有害气体威胁。     

石膏矿隔离矿柱留设厚度数值模拟研究

隔离矿柱留设对采空区上部矿体的安全回采起着至关重要的作用.以某地下开采的石膏矿为工程实例,借助FLAC3D数值模拟软件建立了数值模型,在采用房柱法开采下部矿体,形成众多采空区的条件下,对采用无底柱分段崩落法回采上部矿体进行了数值模拟,分析了回采过程中隔离矿柱的应力、位移、塑性区发展变化情况,结果表明,隔离矿柱的最小厚度应为37 m.     

某复杂地下矿开采方案的设计

某铁锡矿有较长的露天、地下开采历史,经历了正规露天开采和混乱井下民采,开采现状条件十分复杂,存在诸多严重安全隐患而难以继续开采;后续开采的复杂开采技术条件主要有地表大水体、高陡边坡、井下有大量混乱采空区、地表堆存废石多、矿体和残留矿段分散、井下开拓系统现状混乱等。经过分析,根据开采现状分析结果和开采的技术经济合理性确定开采的范围。采空区处理方案设计采用地表堆存的废石加工成棒磨砂胶结充填处理采空区,保证了安全开采并解决了环境问题。开拓运输方案的设计最大限度利用原有工程和工业场地或改造利用,减少基建投资并避免土地资源浪费。采矿方法根据矿体产状设计为上部采用无底柱分段崩落法,采用中深孔爆破削减露天边坡崩落围岩作为覆盖岩,既消除高陡边坡的安全隐患,又创造了回采条件;下部采用分段空场法减少井巷工程布置;设计采用排水平硐消除地表大水体等其他安全措施,保证了开采安全。这样的综合设计方案实施后可保证后续开采的安全进行。     

云岗矿8409工作面采空区积水探放工程设计

云岗矿8409工作面开采受上覆7#、3#、2#层等采空区积水的威胁,为消除危险,通过分析该矿404盘区8#层煤层赋存情况,对水患分析情况进行了预计。依据煤矿防治水规程对探放水工程进行了设计,实践应用效果表明该设计能有效地疏干8#层8409工作面上覆7#、3#、2#层采空区积水和同层南部8407采空区积水,保证了8409工作面的安全开采。     

瞬变电磁和高密度电法在浅埋房柱式采空区探测中的应用

隐性浅埋房柱式采空区是陕北侏罗纪煤田许多煤矿下部煤层开采的重大安全隐患。针对这一问题,在对勘探区地球物理特性研究分析的基础上,综合运用瞬变电磁和高密度电法,对陕北某矿计划开采区域的上部浅埋房柱式采空区进行综合勘查。经施工钻孔验证,综合探测成果基本查明了隐性采空区的埋藏深度、分布范围和积水情况。研究结果表明:瞬变电磁和高密度电法的综合物探方法在采空区探测和综合解释方面精度和准确度较高,具有广泛的应用前景,能够为类似矿井下部煤层的安全回采和采空区的综合治理提供科学依据。     

组合式崩落法在铜坑矿92#矿体中的应用研究

92#矿体与91#矿体重叠区域范围大,在91#矿体回采过程中,重叠区域内产生了较多采空区,并且采空区大多冒落而形成了松散的垮落体环境,导致目前92#矿体开采技术条件异常复杂,部分采场面临上中段仅单进路,三面为采空区,中部中段为双进路,下中段为完整进路的特殊开采条件,很难实现单一空场法或崩落法进行回采,并且存在回收率低,容易受地压应力、火烧灰等诸多危险危害因素影响。本研究以92#矿体T106单元作为试验采场,根据矿山常用的崩落法与空场法的开采经验,结合各中段现有开拓工程,运用组合式崩落法提前切断顶部地压应力,最终实现了T106单元的安全高效回采,有效避免了底部矿石回采过程中的地压安全问题,为开采铜坑矿92#矿体类似技术条件的采场提供了一种安全可靠的技术参考。     

卢安夏铜矿区充水塌陷区氧化矿露天安全开采技术研究

通过对卢安夏铜矿区原有技术资料的分析及现场实地的调查、测量,利用空区探测技术手段,详细调查、探测和分析了氧化矿下部采空区分布情况,验证及校核了氧化矿资源储量及其分布。调查并实地测量矿区开采影响范围内的塌陷区。以穆里亚希南矿段为首采区,开展露天边坡稳定性分析、采空区对露天开采的影响等研究,制定了氧化帽露天开采方案与保障措施,实现氧化矿安全开采。     

某矿山特大采空区下矿体回采方案研究

某矿在长期使用空场采矿法中形成了特大采空区,给矿山生产带来了安全隐患。针对这一难题,根据矿山实际的矿体赋存、开采技术经济条件以及空区特征,对空区下矿体回采方案进行了分析与研究,提出了空场嗣后充填采矿法和上向水平分层充填采矿法2种回采方案。考虑到矿山的实际情况,空场嗣后充填采矿法较优,但矿山空区情况已经不容乐观,应及时对空区进行充填处理。     

某方解石矿群空区稳定性数值模拟分析

地下开采的矿山采用空场法回采时,会留下许多采空区,当这些采空区构成群空区时,对矿山是一个重大的安全隐患,需要根据采空区的特性提出合理治理措施,因而群空区的稳定性评判至关重要。为了分析研究某方解石群空区的稳定性状态,进行了矿山现有采空区的调查,确定采空区的基本信息,然后采用数值模拟计算方法,建立矿山采空区三维立体模型,分别从采空区跨度和留设的点柱尺寸方面进行了3组模型的数值模拟计算分析,确定矿山采空区的安全跨度和安全矿柱尺寸,从而判断群空区的稳定性,为后续采空区治理提供理论依据。     

某钒铁矿分区协同开采方案优化

针对某钒铁矿资源开采规划不明确,钒铁矿开采相互制约,矿量积压严重,采空区影响矿山安全生产的问题,提出了钒铁矿分区协同开采优化方案。方案将勘探线7#~10#线划为东区,10#~15#线划为中区,15#~21#线划为西区,采用不同的采矿方法进行分区设计与分区回采。新方案设计开采资源储量相比原方案增加了1 064.7万t,提高设计采出矿量约20%;东区增加了矿石回收率9个百分点,中区增加了21个百分点,西区增加了14个百分点,使矿产资源得到了充分有效回收,经济效益得到了显著提高;同时,消除了采空区危害,改善了铁矿上盘钒矿的开采安全条件,有效保障了安全生产条件。成果对于类似矿山具有重要借鉴意义。     

缓倾斜中厚矿体采空区稳定性数值模拟分析

为研究缓倾斜中厚矿体采空区稳定性,在研究采空区失稳机理以及收集矿床资料、采矿进程及进行室内岩石力学实验的基础上,利用数值模拟软件FLAC对磨坊矿五号井2号矿体4号采场的开采活动进行了模拟.通过对采空区竖向应力分布,塑性区发展趋势以及剪应变增量的分析,得出了空区的稳定性程度及破坏发展趋势:(1)在空区顶板与地板中心处出现了拉应力的集中;(2)空区剪切破坏首先发生在角隅与矿柱的中下部,导致矿柱的失稳,然后再向空区边缘顶板上部发展,最终导致顶板整体塌陷;(3)一、二步开挖后空区处于稳定状态,最后一步开挖后,采空区失稳.     

基于多种评价方法的复杂采空区群稳定性评价与分级研究

某露天转地下开采的石灰岩矿山由于早期开采不规范,在矿井内形成了多个采空区,严重影响矿山的安全生产。为消除采空区潜在的事故隐患,根据对相应空区的三维激光扫描探测结果,获取了12个空区的空间结构参数,建立了矿山复杂采空区的三维数值模型;利用顶板厚跨比法、简支梁模型分析法、Mathews 图解方法及矿柱安全系数法等方法评价了复杂采空区的稳定性,并划分了各采空区的稳定性等级。研究结果表明：3号空区和6号空区稳定性的评价结果为较不稳定,其他采空区的稳定性相对较好;3号空区不稳定是因为采空区顶板暴露面积较大或跨度较大,6号空区不稳定是因为采空区顶板厚度较薄。     

典型残矿回采结构模型及稳定性分析

基于某矿山残矿回采工程,选取典型的残采工程体构建结构模型,运用梁理论和FLAC^3D软件,结合容许极限位移量破坏理论研究采场顶板的稳定性,对比梁理论和数值模拟分析结果的异同,对模型稳定性进行综合评价,并进行现场校验。研究结果表明：残采结构模型基本能客观反映残采作业紧邻采空区、崩落区的情况;残采模型Ⅰ和模型Ⅱ处于稳定状态,模型Ⅲ则处于不稳定状态;验证得出,模型Ⅰ相应的回采方案是可行的,模型Ⅱ相应区域的岩体是稳定的,模型Ⅲ相应的回采方案需作出调整;梁理论和数值模拟两者的分析结果差异不显著,与现场调研结果基本一致,两者结合可达到良好效果。