红透山铜矿的系统空区处理与地压观测

介绍了红透山铜矿用崩落法、充填法处理延伸１１００ｍ系统空区，控制围岩移动，保证主井和深部箕斗井稳定，并回收其保安矿柱矿量的具体做法；提出了深、陡空区在已充填的条件下分段处理、区别对待和不能按常规方法拟定岩移角以及大规模空区处理不宜单独用留原岩矿柱方法等新观点。

三维动态空区监测系统CMS在矿山的应用

空区监测系统（CMS）主要适用于井下采场及空区的动态监测和精密测量，在北美和澳大利亚地区现已成为井下采空区测量和监测的主要手段。并且对于危险或人员无法进入的矿山地下空间，CMS是目前唯一有效的测试手段。CMS除用于井下空区监测以外，还可在矿山日常生产中发挥作用，如改善爆破效果，降低损失贫化等。

三维空区自动扫描系统在露天矿山中的应用

以广东大宝山矿为例,在利用地质钻和潜孔钻对采空区进行钻探的基础上,通过在钻孔中下放三维激光扫描仪对空区进行扫描,获得矿山空区形状、方位、埋深等参数,为后续空区处理提供准确资料。实践证明,该方法无论对矿山现有规模的正常生产,还是对后续铜硫大开发项目的基建工程和正式运营均大有裨益,创造了巨大的社会经济效益。

空区激光探测系统在我国的研究与应用

阐明了空区激光探测系统(CMS)的基本构成和工作原理,分析了井下环境温度、湿度、目标反射率及探测位置等环境因素对CMS探测结果的影响,并提出了相应的解决措施;紧密结合国内各矿山的自身特点,阐述了目前CMS在我国的研究现状,分别从空区信息动态监测、露天塌陷坑探测、采场边界对比分析、顶板安全管理、采场回采贫化损失精确测定、复杂边界矿柱回采爆破设计及实测采空区稳定性数值模拟分析等主要方面对CMS的应用进行了深入研究。研究结果表明,CMS的成功应用为我国矿山空区动态监测及安全预警等相关研究开辟了一条新的有效途径。

采空区系统失稳灾变链式效应机理及特性研究

以矿山采空区为研究对象,引入系统理论,建立了采空区系统模型。基于链式结构理论体系,对采空区失稳灾变的内在演化规律及特性进行了深入研究,建立了采空区失稳灾变链式框架图,划分了失稳灾变链式演化阶段,并基于非线性动力学理论建立了系统失稳的能量判据。研究表明,采空区并不是孤立的,而是与其赋存环境构成了一个开放式系统。采空区系统的失稳灾变具有支干流域-周期循环-冒落劈裂复合链式特征。采空区系统失稳灾变链式演化经历了早中晚3个阶段,并伴随着能量"一涨一落"式的发展及内部节理裂隙的闭合、扩展、贯通及破裂的演化过程。从系统理论角度入手,初步形成采空区失稳灾变链式理论,为更有效地控制矿山采空区稳定性提供了新的理论基础。

空区激光自动扫描系统(CALS)的研究与应用

地下采空区的存在严重威胁着露天开采作业安全。分析了采空区带来的安全隐患和主要危害,总结了当前采空区探测中使用的主要方法和手段。并以河南栾川三道庄钼矿为例,运用空区激光自动扫描系统(CALS)对以前地采留下的采空区进行了详细、系统的探测,基本查明了采空区的分布、大小和贯通关系,为该矿由地下生产转入露天开采的空区处理提供了相对可靠的决策依据。

空区激光自动扫描系统在采空区探测中的应用

空区激光自动扫描系统(CALS)是先进的空区探测设备,在大宝山矿业有限公司采空区探测中得到了成功应用。通过CALS可以准确探测采空区的范围、顶板厚度等参数,可为空区上部露天台阶面作业人员和设备的安全提供保障,同时也可为采空区的处理提供详实的数据。

CMS空区探测的环境影响及误差分析与纠正

阐明了采空区CMS精密探测的基本原理以及运用探测数据构建采空区三维模型的方法;分析了井下环境温度、湿度、目标反射率及探测位置等对CMS探测结果的影响,提出了相应的解决措施;针对CMS扫描头水平调零后倾角存在的误差,利用多项式拟合法求得扫描头调整参数与支撑杆倾角及旋转角之间关系,并结合支撑杆上测点位置,提出了精确计算扫描头实际倾角的方法;对于CMS探测模型可能出现的点自相交等问题,提出了修正的方法。研究成果已在国内多个矿山成功应用,取得了良好的实际应用效果。

基于精密探测的金属矿山采空区群稳定性分析

采空区群的稳定性分析是一个复杂的地质问题,而在区域内存在一种群效应。准确地掌握采空区群的三维形态和空间的相对位置是进行稳定性分析的前提。以石人沟铁矿为背景,利用空区探测系统(CMS)对采空区进行了精密探测,并对探测数据进行处理和转换,在此基础上,应用3Dmine建立了采空区群的三维空间模型,经过进一步处理实现了与FLAC3D的耦合,建立了三维数值计算模型。根据计算结果对采空区群区域的应力场、位移场进行了分析,对群区域内的群效应进行了阐述。在此基础上对群区域地表位移进行了分析,确定了地表最大位移面积和采空区水平面积的比值。研究结果表明,区域内的群效应使应力和位移较单个采空区时都有了较大增加,且增加幅度并不是单纯的叠加,这种效应加剧了采空区的危险等级,将CMS、3Dmine和FLAC3D三者的优势结合起来,为采空区群得稳定性分析提供了一个准确而有效的途径。

基于CMS实测的采空区群稳定性数值模拟方法

应用空区探测系统(Cavity Monitoring System,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SURPAC建立起了空区的三维形态模型,在此基础上,研究提出了空区稳定性数值模拟建模的SURPAC和FLAC3D耦合方式,形成了基于实测的采空区稳定性数值模拟分析的新方法,有效地提高了采空区稳定性数值模拟结果的准确性和可靠性。该方法已在铜坑矿采空区群稳定性数值模拟研究中成功应用,验证了该技术的有效性和可靠性。

基于空区实测的隐患资源回收综合技术研究

金属矿床地下开采形成的大量采空区不仅危及矿山的安全,而且对资源的充分回收造成严重的困难。因此,以先进的空区探测系统为手段,开展以空区精密探测为基础的相关技术的研究与应用,已经成为我国金属矿山安全生产所面临的重大前沿研究课题。综合运用理论分析、现场探测、地质建模等方法,以空区激光探测系统、矿业软件Surpac为主要工具,针对铜坑矿隐患资源回收具体工程实际,开展基于空区实测的复杂边界矿柱回采可视化技术的研究,获得了准确的矿柱三维模型及爆破设计参数,为有效回收隐患资源提供了重要的基础。

基于CALS及Surpac-FLAC^3D耦合技术的复杂空区稳定性分析

由于受地质条件和探测技术的限制,传统探测方法很难获得复杂空区精确的实际空间分布形状,由此得到的空区用于建立数值分析模型显得过于粗糙,在此基础上进行空区稳定性分析的可靠性程度不高。采用空区激光自动扫描系统(CALS)对复杂空区进行激光扫描,在获得精准三维点云数据的基础上,运用Surpac软件模拟出空区的三维地质模型,通过耦合方法可以在FLAC3D中生成与实际空区空间分布一致的数值模型,提高复杂空区稳定性计算的准确性和可靠性。选取三道庄露天矿的地下空区作为工程实例,利用CALS获得不规则空区的实际空间边界。在此基础上,运用Surpac进行三维块体模拟,研究Surpac与FLAC3D模型耦合技术,成功地将三维模型数据导入FLAC3D中,结合现场实际勘测的围岩力学参数,对空区进行静力计算,分析空区的稳定性。

金属矿隐患空区动力失稳过程仿真技术

在对华锡集团铜坑矿隐患空区现场实测的基础上,采用隐患空区三维信息获取方法准确获取空区的位置形态、体积、顶板面积及边界等信息。结合92号矿体周边采场分布特点,选取205-2,203-2,201-2和202-2这4条勘探线上的隐患空区为研究对象,在分析其空间特征信息的基础上,分别结合国际矿业软件Surpac与岩石破裂过程分析软件RFPA(rock failure process analysis)软件构建这4条勘探线上隐患空区数值计算模型,综合考虑矿区初始应力场和空区周边爆破动力扰动作用的影响,运用RFPA开展隐患空区动力失稳过程模拟仿真,模拟空区从形成到动力扰动作用下破坏过程的裂纹扩展规律。研究结果表明:动力扰动使空区应力集中加强,并加速空区裂纹扩展,尤其对间柱产生强烈冲击,致使裂纹贯通,矿柱破坏;该研究成果可为我国大范围隐患空区灾害预测和控制提供技术支持。

基于改进的角度偏差法的采空区点云数据精简

在保证采空区几何特征不变的前提下,有必要对点云数据进行精简,提高三维建模及其应用的效率。介绍了点云数据精简算法的评价体系,探讨了空区探测系统扫测采空区的点云数据特点;在对比最小距离法、平均距离法、角度偏差法、弦高偏差法等采空区点云数据精简方法的基础上,提出了保留采空区几何特征更为有效的点云数据精简方法——改进的角度偏差法。通过对比精简前后的扫描线周长、面积及标准差等指标,认为该方法不但保持了扫描线的细节,而且使精简后扫描线上的点分布较均匀,为后续三维建模及应用打下良好基础。

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.

采空区三维探测技术在安庆铜矿的应用

介绍了采空区三维探测系统的基本组成、工作原理以及在安庆铜矿的应用情况。在建立采空区三维模型的基础上,计算出了采空区的体积和超欠量,掌握了采空区顶板、片帮的现况。为安庆铜矿采空区的监测、二步回采方案的设计与爆破、控制超欠量以及对采空区顶板、片帮等方面,提供了科学依据。

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空区探测的贫损控制技术

运用空区激光探测系统(CMS)和大型矿床三维软件Surpac等数字化工具,结合我国大爆破采场分段爆破实际,研究形成了一种基于CMS空区探测的贫损控制技术。采用CMS对采场首爆区进行三维探测,运用Surpac构建空区三维可视化模型,准确获取采场空区三维形态和实际边界,并与设计边界进行对比,利用对比结果优化下步骤回采爆破参数设计,从而达到控制矿石贫化、损失的目的。实践应用表明,该方法获得的采场空区信息可靠,采场边界准确,可有效指导采场下步骤回采,有效降低采场贫化和损失,提高资源回收率。

采空区C-ALS探测及稳定性分析

在分析地下矿开采形成的采空区稳定性时,对采空区的精密探测是有效手段之一.本文论述了在不同时段下,运用空区三维激光自动扫描系统(C-ALS)对某采空区进行了多次扫描探测,构建了基于实测的采空区可视化模型,通过模型剖面边界线对比分析,获取了采空区垮塌的重要信息;在此基础上建立FLAC3D力学计算模型,模拟该采场回采过程,并对采空区进行了稳定性分析,揭示了该采空区失稳模式,提出了采空区处理的建议.

采空区激光探测技术在铜坑矿的研究与应用

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、大小和边界,是进行空区处理、控制因空区引发的灾害的重要基础性工作,然而,传统测量方法难以准确获取采空区相关信息。文章以铜坑矿探测空区为研究对象,在介绍了CMS探测的工作原理及探测方法的基础上,运用三维激光探测系统(CMS)探测空区,研究了基于Surpac的采空区三维模型构建技术。实现了空区体积、顶板面积、实际边界、采场贫损指标及矿柱回采爆破设计的可视化计算方法。实践表明,CMS的成功应用为我国矿山空区动态监测及安全预警等相关研究开辟了一条新的有效途径。