马坑铁矿大直径深孔采场开采扰动效应数值模拟研究

由于岩体的非均质性、各向异性和采场布置方式存在差异,采场稳定性将根据采空区空间形态、位置分布的差异及应力重新分布而出现不同程度的失稳现象。为提高生产安全保障,实现高效稳定生产,对马坑铁矿西区60-1R第一单元矿房大孔爆破开采稳定性及扰动影响效应进行了数值模拟研究,分析开采过程对采场顶板及其边帮围岩强度薄弱区、次生应力、塑性区及破坏接近区分布的影响,结果表明:大孔爆破开采对采场侧帮、顶板扰动影响较大,竖直方向的损伤为1.8 m,侧帮普遍出现条形塑性区分布,水平方向的损伤约为2~3m。研究揭示了大孔爆破与地压显现、围岩变形规律内在关联,并给出了开采方案的优化建议。研究成果可为开采过程中预防可能出现的不良安全风险等提供有效指导。

基于马坑铁矿深部开采的地下水动态监测完善方案

为解决马坑铁矿深部开采地下水监测存在检测效果不佳的问题,根据水文观测孔布置原则及涌水量实际监测需要,通过新增7个水文观测孔、5个涌水量观测站,并结合原有水文观测孔,建立了地表与井下联合的地下水自动监测系统,实现了对矿区地下水动态变化的实时监测,为矿区防治水提供可靠预测预报基础。

岩溶破碎富水大断层巷道支护技术研究

马坑铁矿断裂构造发育,井巷工程穿越断层破碎带等不良地质地段。通过对马坑铁矿复杂水文地质条件下岩溶富水大断层中的巷道支护技术进行研究,提出了联合支护方式,即采用浇筑止浆墙注浆的方式提前将破碎岩体进行注浆,同时,联合超前管棚支护,有效提高巷道围岩的稳定性。施工结果表明,联合支护成功实现了在岩溶破碎富水大断层中掘进巷道,保证了施工质量和安全。

井筒抛碴注浆法在马坑铁矿的应用

静水位抛碴注浆是解决竖井掘进过程中大量涌水的一种重要的方法,通过注浆孔(或注浆管)注入含水地层中,浆液以充填或渗透等形式驱走岩石裂隙或孔隙中的水,达到封堵裂隙、隔绝水源,或将松散岩层胶结成不透水的整体,从而起到永久性的堵水与加固作用。

马坑铁矿1.25地表塌陷事故原因分析

为探明马坑铁矿1.25地表塌陷事故原因,结合IV块段开采现状和矿区上部可能发生的盗采情况,采用数值模拟的方法分别对无盗采和有盗采开采情况进行了模拟分析。研究表明无盗采条件下,自242m分段开采完成至IV块段200m以上矿体全部开采完成后,塑性区分布最大高程均未超过300m水平,与只需在＋292m水平以下塌方量足以充填满＋242m水平及以上空区的理论计算结果一致,现有开采不至于引起地表大面积塌陷;有盗采时,根据当前盗采位置及盗采规模的假定及其模拟计算,盗采空区主体位置位于76线至77线间,高程位于330~350m区域,盗采采高超过40m以上。研究成果为下一步工作部署提供了重要依据。

全尾砂胶结充填胶砂比优化研究与应用

为了提高充填体的强度并降低充填成本,马坑铁矿研究开发了新型胶凝材料,其性能大大优于水泥,参照原水泥的胶砂比进行新型胶凝材料的充填,强度富裕较多,造成了强度过剩,浪费了胶凝材料。为了进一步优化充填胶砂比,降低充填成本,进行了全尾砂胶结充填胶砂比试验,结合马坑铁矿现场充填强度测试结果,通过强度配比实验室试验和结果分析,在保证充填强度满足设计的前提下,提出胶砂比优化技术方案,并开展了现场工业试验。试验结果表明:相较于原方案,采用优化的胶砂比可节约充填成本12元/m^(3)。

马坑铁矿阶段空场嗣后充填采矿法扰动效应研究

为了研究地下金属矿山开采扰动岩体的破坏情况及稳定性,以马坑铁矿西矿段+100 m中段矿体开采为背景,采用FLAC3D数值模拟软件构建三维模型,模拟中深孔爆破“隔一采三”开采方式和阶段空场嗣后充填采矿法开采,探究矿体开采后次生应力场演化规律、塑性区分布特征及变形位移规律。研究表明:矿体开采引起围岩的扰动与破坏、应力集中和塑性区的分布规律大致相同,主要分布在采场顶板、隅角、断层及断层与采场交界处;岩体扰动伴随拉伸、剪切等多种破坏形式,矿柱、顶板出现不同程度的损伤,同时引起顶底板不同程度的沉降和隆起,但总体变形量保持在安全范围内;阶段空场嗣后充填后采空区的应力状态、损伤破坏及位移变形趋于稳定,能有效保持采场的稳定。