基于切顶卸压理论的绿色开采理念探索

保水开采、减沉开采及废石、尾矿充填是非煤地下矿山绿色开采的核心内容。充填采矿是实现绿色开采的根本途径,但充填采矿不仅成本相对较高,实践表明也无法根本消除不均匀沉降及深部开采高地压。提出了基于切顶卸压理论的绿色开采理念,阐述了各种赋存条件下矿体绿色开采和安全开采的技术设想。研究表明:借助控制爆破切断一定深度的顶板并堆筑成支撑顶板的堆石坝,不仅能消除或转移高地压,还能借助这个似弹簧结构的合理分布控制顶板沉降,也能作为充填采矿的挡墙;在急倾斜采空区,通过直接排放爆破松石到未凝固的胶结充填体中,不仅可以大幅度降低充填成本,还能够提高充填挡墙的强度;基于切顶卸压理论的绿色开采理念是矿山深部实现安全、绿色开采和矿柱全采的必由之路。

某铅锌矿采空区处理与卸压开采方案研究

900 m水平以上采空区回收矿柱及900 m水平以下的巷道掘进或矿房开采时经常发生岩爆。为了安全、经济地回收矿柱并实施深部开采,在数值分析的基础上,提出了一种急倾斜矿体的采空区处理与卸压开采方法,并用ANSYS数值模拟确定了采空区处理及卸压开采的施工参数。结果表明,在下盘脉外巷道离采空区边缘的水平距离为10 m时,上盘脉外巷道离采空区边缘的水平距离取20 m;在巷道底板隔断开采的深度不超过20 m;必须从上、下盘脉外巷道同时向采空区围岩实施V型松动爆破;可只在上盘巷道底板进行隔断开采。该采空区处理与卸压开采方法技术可行、经济合理、简便适用。当地表允许岩体移动时这种新方法适合急倾斜、厚度大矿体的采空区处理与卸压开采;如果地表不许可岩体移动,使用这种新方法是不合适的。该采空区处理与卸压开采方法是一种采空区处理的联合法。它能够用工程爆破这一种手段实现采空区处理、应力向有利于安全生产的方向转移等多种目的。

采空区处理方法研究进展

采空区处理问题一直是国内外普遍存在的采矿技术难题。简要综述"崩"、"充"、"撑"、"封"等4类基本的采空区处理方法和4种简单联合法。认为联合法是一类最有发展前景的采空区处理方法。专门阐述几种采空区处理的新方法。提出采空区处理方法的发展方向:切合实际、经济简便、技术可行,能定量设计与分析,能消除冲击地压,能控制开采地压,能智能选择,其发展应以围岩应力和变形仿真为核心。

控制爆破局部切槽放顶技术的基本参数研究

坚硬顶板下特大型采空场的处理是我国普遍存在的、特有的一类采矿技术难题。提出了一种简便实用、经济可行的联合采空场处理方法——控制爆破局部切槽放顶技术。介绍了该方法的特点,研究了切槽位置、宽度和深度的理论计算方法及松石垫层厚度,进行了二维有限元分析验证,并应用声发射技术和摄影技术评价了实施效果。在东桐峪金矿实践结果表明,切槽宽度和深度的理论计算方法正确、可靠;理论计算的切槽位置仅适用于连续、规则的采空场,否则,会产生偏差;对复杂的采空场,须借助有限元计算补充完善;实施控制爆破局部切槽放顶技术,能实现空场的小型化及其与深部开采系统的隔离,消除大规模顶板冲击地压隐患,并使顶板应力向有利于安全生产的方向重分布。

采空场处理的研究进展

论述了采空场处理的意义 ,回顾了其相关领域—岩移与地表沉陷的研究历史 ,综述了现有的5类采空场处理方法 :即崩落法、充填法、支撑法、封闭和隔离法和在它们基础上的联合法 ,提出联合法是空场处理方法中较有发展前途的一种方法。应结合实践 ,依靠 4类基本方法创新和发展联合法 。

矿柱崩落法处理采空区的数值模拟

非法开采在木架山下形成了37 5万m2的采空区,提出用矿柱崩落法处理W143～W150勘探线间的采空区。应用三维有限元程序ANSYS和三维水力耦合分析程序EPSCA3D模拟了采空区处理过程。结论表明,按设计崩落矿柱,可引起顶板冒落,不会发生大规模的地表沉陷和岩体移动,不会影响后续生产安全。由于水力耦合,采空区处理引起岩移量降低。

东桐峪金矿空场处理机理研究

东桐峪金矿在 16 0 0多m的高山下采矿 ,在 116 5～ 86 6m水平间已形成了 4 3万m2的未处理采空场 ,已严重威胁着安全生产和当地的生态环境。文中分析了大面积地压活动发生的原因 ,回顾了空场处理方法 ,提出了控制爆破局部切槽放顶技术 ,应用二维有限元软件分析了空场处理新方法的机理。研究表明 :86 6m、96 6m水平是实施切顶的合理位置 ;实施切顶隔离既能引起顶板应力向有利于安全生产的方向重分布 ,又可避免大面积空场突然冒顶的冲击地压灾害。该空场处理新技术经济、简便 ,适合于坚硬顶板下的缓倾斜及水平采空场的处理。

某铅锌矿采空区处理与卸压开采方案的数值模拟

为了经济、安全地处理某铅锌矿900 m水平以上的采空区并回收矿柱,同时避免深部开采时发生岩爆,提出了急倾斜矿体开采的采空区处理与卸压开采方法,并利用数值模拟软件ANSYS和FLAC^(3D)确定了此方法的施工参数,并对比了两个软件的计算结论.研究表明:ANSYS和FLAC^(3D)得出的结论基本一致;下盘脉外离采空区边缘10 m掘进巷道时,上盘脉外卸压施工巷道离采空区边缘的水平距离不超过20 m;隔断开采的深度不超过20 m;必须从上、下盘脉外巷道同时向采空区围岩实施V型松动爆破;可只在上盘巷道底板进行隔断开采.此采空区处理与卸压开采方法技术合理、经济可行、简便适用;它是一种采空区处理的联合法,适合地表允许岩体移动的急倾斜、厚度大矿体的采空区处理与卸压开采;它能够用工程爆破这一种手段实现采空区处理、应力向有利于安全生产的方向转移等多种目的.

倾斜采空场的空场处理机理分析

在变荷载的条件下 ,推导了倾斜采空场的空场处理前、后正应力的分布。求解了切槽放顶的最佳位置。结果表明 ,倾角为 4 0°,标高为 971.5 m是切槽放顶的最佳位置。松散体接顶后 ,下部水平荷载降低 ,钢砼隔离墙较深部水平承受压力增加 ,顶板应力向三维状态变化 。

控制爆破切槽放顶处理空区技术探讨

文中简要讨论了国内外黄金矿山采空区处理的几种方法。在对金凤公司采空区综合评价与应力测试基础上,提出了控制爆破切槽放顶处理采空区的新技术,并详细介绍了新技术要点及实施细节。应用实践表明,该技术简便易行、经济安全、具有创新性。

控制爆破局部切槽放顶机理的三维渗流有限元分析

提出了处理缓倾斜采空场的新方法———控制爆破局部切槽放顶技术。简述了三维渗流有限元分析 (EPSCA3D)的力学原理 ,应用EPSCA3D研究了该方法的力学特性 ,并与二维有限元分析结果进行了比较。结果表明 :应用该联合法能引起顶板应力向有利于安全生产的方向重分布 ,不会引起地表发生明显的岩体移动 ;二维和三维有限元分析的切槽位置基本相同 ,应力分布和地表岩移趋势基本一致 ,但三维有限元分析的结果更接近实际。三维分析表明 :在走向方向间隔一定距离沿倾向同样地实施切槽放顶 ,既可以改善局部地压 ,又可以减小地表沉降 ;渗流引起放顶前深部水平的应力增加 ,隔离墙处的拉应力增加、压应力减小 ,放顶前后的岩移量微弱减小。

缓倾斜采空区处理的理论与实践

坚硬顶板下特大型采空场的处理是中国普遍存在的、特有的一类采矿技术难题。国内外已有的采空区处理方法中能解决冲击地压问题的,应用成本昂贵。为了经济有效地处理全面采矿法等空场法遗留的大量采空区及矿体残采,在国内外采空区处理与利用方法的基础上,提出了切槽放顶法和切顶与矿柱崩落法,并应用数值模拟、相似模拟和岩体声发射技术研究了各新方法的基本参数的设计方法和实施效果的分析、评价方法,形成了针对缓倾斜采空区处理的从理论分析、方案设计、现场实施到效果观测的一整套可供推广借鉴的理论、实施和评价体系。实践表明,提出的理论、实施和评价体系是技术可行、经济合理、简便适用的,具有重大的社会意义和重要的经济价值。

岩金矿山采空区处理技术探讨

岩金矿山以浅眼留矿采矿法为代表的空场采矿法作为主要开采手段,约占50%,每年形成数百万立方米采空区,并绝大多数未进行专门处理。本文介绍数例岩金矿山采空区处理方法及效果,并对新型采空区处理技术作了简略介绍。

“V型”切槽顶板闭合方法研究

针对某萤石矿的薄脉急倾斜采空区,提出"V型"切槽顶板闭合法,即应用爆破技术在采空区上盘实施"V型"切槽,引起采空区闭合或形成自然平衡拱,从而消除上部采空区。借助材料力学推导了"V型"槽凿岩爆破位置的设计方法。应用有限元仿真了该采空区处理方法的力学原理。结果表明,"V型"切槽能引起采空区上盘向下盘移动,从而引起采空区闭合或形成自然平衡拱。该采空区处理方法技术可行,经济合理,简便适用。

采空区处理与卸压开采回顾与展望

采空区处理是我国及采矿不发达国家特有的难题,深部开采是国内外采矿业发展的必然趋势。采空区存在和深部开采都必然诱发高地压灾害。回顾了卸压开采理论及采空区处理与卸压开采理论指导下创新的新方法。回顾表明,切顶卸压理论是采空区处理与卸压开采领域的原创性理论,其特点是控制爆破切断一定深度的顶板并就地堆筑成支撑顶板的堆石坝,从而消除或转移高地压;采空区处理与卸压开采有机结合,切顶堆石坝不仅能封隔水平至倾斜的大面积采空区,而且借助矿房崩落充填的思想还能封隔急倾斜大面积采空区,为全面实现无废开采和矿柱全采创造条件;在切顶卸压理论指导下,钻爆法是实现采空区处理与卸压开采有机结合的灵活手段。

连续采矿顶板诱导崩落综合技术的研究与应用

对大型矿体的开采,用充填的采矿方法成本较高,对有些矿体的开采不可行,而传统的空场法或崩落法存在资源整体回收率低、后期地压难控制等问题。对此采用我国著名采矿专家古德生院士提出的"以矿段为回采单元、矿段间不留矿柱"的连续开采方式,并相应地用一定的诱导工程崩落处理顶板以释放地压,通过在广西大厂铜坑矿92号矿体的工业试验最终有效地提高了资源的回收率,并用经济安全的工程手段成功控制了大的地压灾害的发生。