某钨矿露地联采关键地压灾害监测预警研究

某钨矿形成了露地联采的开采局面,面临着井下群采空区与隔离间柱稳定性、露采边坡稳定性、露地相互影响等关键地压灾害问题。设计建设了最先进的66通道微震监测系统、测量机器人与边坡雷达等地压监测预警系统。文章详细介绍了一次典型的岩体失稳垮塌的成功预警案例。上述综合性的地压监测手段将为矿山安全生产提供重要的技术支撑。

基于微震多参数的大规模岩体垮塌前兆特征研究

微震监测技术能进行工程岩体失稳垮塌前兆特征的辨识和分析,对于地质灾害预警防控具有重要意义。本文基于已有室内岩石受压损伤破坏声发射实验规律,通过开展现场微震多参数定量分析,探究了柿竹园矿山6·21大爆破诱发山体滑移垮塌的前兆特征。大爆破诱发微震事件的b值和空间分形维数表现出下降趋势,b值急剧下降和分形维数降到最低可作为工程岩体失稳垮塌的前兆特征。此外,能量指数和累计视体积的变化可以分别表征应力和应变的变化。能量指数快速下降和累计视体积持续增加的组合特征反映了岩体的失稳状态。经过多个失稳破坏阶段后岩体发生最终的失稳垮塌。该案例表明微震监测能为工程岩体失稳垮塌的预警和防控提供重要信息,也为涉及爆破作业的诸多地质工程活动的安全监测提供了参考。

溜矿井稳定性微震监测与预警研究

针对眼前山铁矿2#溜矿井井筒壁垮塌及稳定性监测预警问题,采用多通道微震监测技术对该井筒围岩进行监测。通过制定微震系统方案、波形识别和建立预警模型,实现了溜矿井稳定性实时在线监测和灾害预警。通过对现场监测获得的微震波形数据进行分析,确定了井筒岩体破裂信号波形特征;将非定位事件率和定位事件空间聚集椭球率作为预警指标,建立了井筒稳定性预警模型。通过分析2022年11月至2023年6月期间监测得到的微震数据可知,2#溜矿井井筒岩体破裂事件水平较低,其稳定性较好。

基于Rhino的三维矿体模型构建及矿体储量计算

矿体的储备量是矿山企业的经济命脉,为探究新发矿业开采深埋矿体的大致轮廓以及矿体储备量,基于Rhino软件与勘探线剖面图、实际钻孔分别构建了2种矿体模型,对2种模型的建模流程、矿体体积计算等方面的差异进行分析。研究结果表明:在合理外推见矿段与简化矿体轮廓线的前提下,采用勘探线剖面图建立三维矿体模型的流程更简便、建模效率高,但是矿体模型与实际矿体的误差较大;采用实际钻孔建模的建模流程相对复杂,效率更低,但是获得的矿体体积与实际矿体体积更接近,2种模型得到的矿体体积差值为75.96万m^(3);矿体轮廓线的绘制是影响计算矿体体积的重要因素,科学合理的绘制矿体轮廓线对矿体储量计算尤为重要。

眼前山铁矿采区稳定性微震监测可行性研究

文章介绍了眼前山铁矿工程背景及回采过程中面临的地压问题,结合多通道微震监测技术特点,制定了覆盖采区的48通道微震监测系统技术方案。采用D值最优设计理论,对传感器进行了优化布置,确定的采区微震监测技术方案可实现回采过程中采区稳定性实时、在线和全方位立体监测,为采区安全回采提供技术支撑。

基于微震单通道事件的地压灾害预警研究

文章针对地下矿山地压灾害监测预警问题,建立了基于微震单通道事件的地压灾害预警模型。通过室内岩石单轴压缩变形破坏累计声发射变化曲线的4个特征阶段,建立以累计微震单通道触发事件数变化曲线为基础的地压灾害预警方法,将累计微震单通道触发事件数曲线分为初始增长阶段、平静阶段、初加速增长阶段、加速增长阶段4个阶段,在加速增长阶段之前发出预警,将该方法应用到国内某矿山,多次成功预警,取得了良好的预警效果,该预警方法可以为类似矿山提供参考。

金川二矿区大范围地压监测方案及初步成果分析

金川二矿区为我国特大型地下矿山,采用机械化盘区下向进路胶结充填采矿。二矿区连续开采面积大、年出矿量大,加上矿山工程地质条件较差,地应力大等原因,使得地压问题突出。详细介绍了二矿区大范围地压监测的基本方案、测点布置方式及其典型的测点布置图、采用的监测方法和仪器设备等;在针对围岩体应力、位移等现有监测数据的基础上,初步分析了个监测点的数据变化与发展趋势,针对二矿区大面积开采和水平矿柱开采过程中对14行回风井、大范围上下盘围岩体的影响进行了分析与初步评价,并得到了一些对安全生产有指导和参考价值的初步结果。

中尺度复杂岩体应力波传播特性的微震试验研究

采用全数字型多通道微震监测系统,对深部复杂采空区岩体和上部露天台阶絮渣岩体分别进行了现场爆破应力波传播特性试验,利用P波触发时间和传播距离组成的离散点进行线性拟合,得出应力波传播速度,结果显示深部复杂采空区岩体和上部絮渣岩体明显出现两个层状速度模型。利用应力波振幅和传播距离组成的离散点进行曲线拟合,并对应力波信号进行频谱分析和滤波处理,研究应力波的衰减特性。试验结果表明,应力波振幅随传播距离的增加而减小,且在数值上呈乘幂衰减;应力波衰减系数和应力波频率成正比,数值上呈三次多项式关系,高频成分应力波衰减更加明显。利用试验数据,分别计算出深部复杂采空区岩体和上部絮渣岩体的平均品质因子,计算结果分别为4.055和2.478,两者远小于一般原岩的岩体品质因子,说明复杂采空区和絮渣的存在对应力波的传播有很大影响。

三道庄露天矿D采区多通道微震监测的可行性研究

根据三道庄露天矿的采空区分布、目前开采现状和地压特点,论述了建立全数字型多通道微震监测的必要性。根据矿山开采条件、空区分布状况,制定了微震监测系统的基本方案和基本组成框架,确定了在露天地表台阶和井下采空区联合布置传感器的监测方案,并在理论上对传感器的空间位置进行了优化分析,为进一步的微震监测系统的建立提供了依据。

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090^+1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。

基于强度折减法的高陡边坡滑坡治理稳定性分析

针对三道庄露天矿观礼台下方发生的高陡边坡滑坡进行了稳定性分析,并论证了滑坡治理工程的效果。在实地勘探、实验室测试的基础上得到岩土体强度参数等数据,建立原始边坡有限元模型,再加入预应力锚索、锚杆、抗滑桩、挡土墙、灌浆浇筑等支护措施,基于强度折减法建立治理后边坡有限元模型,得出数值模拟结果。对比分析了边坡滑坡处理前后安全系数、塑性应变、位移、构件内力。结果表明:原始边坡安全系数为1.175,应变主要集中于边坡外部碎石、块石松散堆积体与内部中风化片岩交界处,滑移带位置浅;边坡较易发生局部破坏,整体性及稳定性差;经治理加固后,预应力锚索、抗滑桩等支护结构充分发挥加固作用,将外部松散堆积体与内部中风化片岩有效固定在一起;边坡整体性提升,安全系数上升至1.452,边坡滑移带整体位置由浅入深,主要位于中风化片岩内,破坏类型转变为不易发生的整体破坏;三道庄露天矿边坡下方高陡边坡治理工程效果良好,边坡稳定性得到显著改善。

香炉山钨矿残采区地压灾害微震监测技术应用分析

香炉山钨矿东区形成了形状复杂、体积巨大的采空区,地压灾害问题突出。为了确保矿山生产安全,该矿成功地建立了国内最大、最先进的48通道全数字型微震监测系统。本文简要介绍了多通道微震监测系统的组成、传感器的优化布置,分析了微震监测系统对微震事件的定位误差和效果;论文进一步对采区内微震定位事件、非定位事件进行了初步的应用研究;论文还对西区大爆破对东区地压的影响程度进行了监测。最后,论文对井下岩体破裂类型与释放的弹性波波形进行了辨识与频谱分析。初步的地压微震监测与分析结果表明,微震监测技术能对香炉山钨矿残采区进行动态的地压监测,可以预见该技术将在今后的矿山安全管理中起到更加重要的作用。

熵权属性未确知测度的边坡治理稳定性评价

边坡稳定是边坡工程的最终目的之一,但稳定性评价是一个多因素且动态复杂的非线性问题。基于未确知测度理论,建立露天边坡在治理前后的稳定性评价体系。从地形地貌、水文气象、岩体物理力学性质和工程因素等四个方面综合选取影响边坡稳定性的10项指标,根据某露天边坡在治理前后的指标值建立各指标的未确知测度函数,并利用熵权理论确定各指标权重,得出边坡在治理前后的稳定性评价结果。结果表明,熵权属性的未确知测度理论方法科学合理,评价结果与边坡治理前后的实际形态相符。

基于微震监测的大爆破后诱发余震特性研究

矿山井下大爆破高强度开采扰动使围岩体中应力重分布剧烈且复杂,因此监测和研究大爆破后在复杂采空区环境下矿柱和围岩体中诱发的余震特性对于掌握应力重分布特点具有重要意义。利用先进的36通道全数字型微震监测系统对柿竹园矿一次装药量约为437 t的井下中深孔特大爆破过程及余震进行了实时连续监测,在监测的基础上研究了大爆破后围岩体中余震震源的时空分布特征及能量释放特性,得到了余震发生最剧烈的阶段为大爆破后0.5 h内,应力重分布的高应力区是余震事件积聚区域。同时通过余震事件波形的P波初动分布对余震事件积聚区进行了震源机制解答,得到了震源处的破裂类型为剪切型破坏,该破裂类型与现场观察结果相一致。通过对大爆破过程和大爆破诱发余震特性的监测和分析,为柿竹园矿下一步的回采顺序提供了合理化建议。

大红山铁矿地压综合监测系统的初步应用研究

介绍了微震监测系统、常规地压监测网及围岩变形自动监测及报警系统在多区段大规模开采的大红山铁矿的初步应用研究。对钻孔应力计在安装初期自身所受多种应力所表现出来的情况进行了分析,提出了自适应期应力分解为几个主要组成部分的构想。对矿山地压近阶段安全进行了分析评估。利用定期测量实地数据和依靠光缆及网络技术传输的实时数据信息,实现了对矿山地压活动的监测预警,并有效可靠地指导了矿山安全生产。综合地压监测技术将在今后的矿山安全管理中起到更重要的作用。

金川二矿1150m水平矿柱回采稳定性数值计算研究

采用有限元数值计算方法,对金川二矿区特大型水平矿柱安全回采问题进行了研究。通过建立水平矿柱三维几何模型并进行网格划分,确定模型的初始应力场和材料力学参数,对水平矿柱回采前、回采后和充填后的第一主应力、第三主应力和塑性区进行了模拟计算,并采用安全因子对水平矿柱回采后的稳定性进行了评估。

基于微震监测多方法的采空区群稳定性分析

精准分析采空区群的稳定性对于矿山安全生产有着重要的意义。以内蒙古白音诺尔铅锌矿地下采空区群为研究背景,首先采用三维激光扫描技术,建立地下复杂的采空区三维可视化模型;在此模型基础上应用Mathews图解法对空区顶板及上盘稳定性进行评价;并通过数值模拟方法,分别从采空区的位移场、应力场及塑性区分布,分析空区的稳定性状态;由前述工作指导设计了微震系统的传感器空间布置,最后从微震事件空间分布规律角度分析了采空区群的稳定状态。研究结果表明:3-5#和3-6#空区稳定性较差,3-2#、3-4#及3-7#空区稳定性一般,其他空区稳定性较好。研究成果可帮助矿山生产规避风险,同时也为后续采空区处理提供技术支撑。

香炉山钨矿特大采空区地压微震监测技术应用研究

香炉山钨矿东区形成了形状复杂、体积巨大的采空区,地压灾害问题突出。为了确保矿山生产安全,该矿成功地建立了国内属先进的48通道全数字型微震监测系统。本文简要介绍了多通道微震监测系统的组成及技术特点,重点分析了微震监测技术在地压灾害预警、应力集中危险区域圈定、指导采矿设计、矿区整体地压活跃程度评价与监控民采盗矿等方面的成功应用实例,证明了微震监测技术已经成为该矿山残采区地压监测、生产安全预警的基本手段。

洛钼露天矿复杂采空区治理一体化技术应用

介绍了洛钼露天矿采空区探测、采空区稳定性监测和采空区处理一体化技术。洛钼露天矿采用高密度电法和地震映象法对采空区位置进行初探,再利用钻孔探测和三维激光探测方法对采空区赋存形态进行精确探测。利用微震监测技术对采空区稳定性进行全天候、实时和立体监测,在对矿山采区岩体稳定性微震量化评估、爆破震动对采空区稳定性影响和采空区治理前后稳定性监测等方面取得了很好的应用效果。采用碎石充填和控制爆破技术对不同采空区进行处理,并根据采空区的赋存特点和处理的难易程度,对采空区进行分类一次处理或分次处理。洛钼露天矿采用该一体化技术已经成功治理了大量采空区,保障了矿山的安全生产,对矿山的可持续发展有着重要的意义,对国内外相似矿山有重要的参考价值。

三道庄矿露天和地下岩体工程灾害监测预警应用

三道庄矿为典型的地下转露天开采矿山,经过前期几十年的地下无序开采,目前在露天台阶下方形成了大量极复杂地下采空区。针对采空区分布特征,建立了一套地下和露天联合监测的48通道微震监测系统。通过长期现场监测,确定了微震事件率、微震定位事件空间聚集度、微震b值、微震分形维值、能量指数—累计视体积和微震事件时间熵的六个微震预警参数及"三个数值四个趋势"的预警阀值。同时,对矿山典型的岩体工程灾害进行了监测预警分析,证明了该预警方法具有较强的适用性。建立的微震监测系统多次对地表台阶开裂、塌陷和井下冒顶片帮等进行了监测预警,为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。