复杂隐伏空区群露天坑尾砂胶结充填方案

为了解决复杂隐伏采空区群露天坑地质环境亟需治理修复与矿山尾矿库逐年容量减小、尾矿排放困难的现实难题,以大冶大红山矿为例,首先对露天坑底隐伏采空群进行综合探测,制定采空区安全治理措施;然后重点围绕露天坑尾砂充填方案和充填体强度参数进行综合论证,提出采用全尾砂胶结充填技术方案,从安全性和经济性角度综合分析,构建了露天坑不同高度范围充填体强度结构模型,为类似矿山开展复杂隐伏空区群露天坑尾矿充填生态治理提供参考。

无底柱分段崩落法隐伏空区调查及风险评估研究

采用无底柱分段崩落法开采,若覆岩冒落不及时,将产生悬顶和隐伏采空区,难以进行探测调查和稳定性分析,存在较大安全隐患。以内蒙古融冠矿业无底柱分段崩落法开采为对象,针对其存在的隐伏采空区安全风险,提出了一整套评估及风险处置方案。综合地表塌陷坑及井下现场调查、形态三维激光扫描、多源生产数据分析等手段,交叉验证塌陷量、崩矿量、采出量,得到较为可靠的空区方量,即在未考虑采空区顶板自然冒落的情况下,现存采空区方量约为143万m^(3);同时分析现存采空区危害性及灾害发生的可能性,即可能发生事故后果影响较大,采用风险矩阵法进行采空区安全风险分级为黄色中风险等级;针对存在的安全隐患,提出相应的安全对策措施,主要是采用强制放顶的手段崩落岩层处理采空区。

露天采场边坡下隐伏空区灾害影响分析及其治理

采空区是影响矿山安全的重大危险源之一。针对金厂峪矿露天采场隐伏空区,首先分析了各空区工况条件下露天采场边坡失稳破坏特征,其次采用类比法、力学理论计算以及极限平衡法校核等,确定了隐伏空区预处理顶板安全厚度,形成了一种空区顶板安全厚度的综合判别法。结果表明:空区存在时出现应力集中现象和拉剪破坏,空区顶板失稳造成露天采场边坡局部滑塌,空区回填后边坡稳定性明显改善;当空区跨度为12 m时,顶板安全厚度取10.5 m合适,满足类比法及主要工程力学理论的安全要求。

地震映像技术在浅层隐伏空区探测中的应用

浅层隐伏空区的存在严重威胁着地表建筑物和人员的安全,文中采用浅层地震映像技术,通过单点激发、单点接收,并保持偏移距不变的测量方式对浅层的隐伏空区进行探测,并对所获得的时间剖面进行数据分析,通过剖面上的同相轴错动、同相轴缺失和能量减弱等异常特征识别浅层隐伏空区,研究结果表明,可以应用地震映像技术对浅层隐伏空区进行探测。

废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模

采用尾砂充填露天坑能够实现废弃露天坑地质灾害治理与尾矿综合利用的双重目的。针对废弃露天坑下隐伏空区群对露天转地下隔离矿柱安全稳定性影响大的问题,提出了废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模技术。以大冶大红山矿为例,采用等值反磁通瞬变电磁法和微动地震法等综合物探方法,结合采空区现场调查成果,综合推断圈定了隐伏采空区20个,并通过布置钻孔验证了结果的准确性;采用GOCAD软件构建了露天坑地表与采空区综合地质体数字化模型,展现了采空区群空间赋存特性,测算出采空区体积共计55350.64 m^(3),为露天坑隐伏空区群安全隐患治理与隔离矿柱的稳定性分析提供了支撑。

基于因民铜矿隐伏采空区的高密度电阻率法及EH-4探测技术研究

在因民铜矿的地表形貌特征及查明深部采空区的基础上,结合采空区地球物理探测方法,采用高密度电阻率法及EH-4对因民铜矿大劈槽矿段的隐伏采空区开展物探工作。数据解译显示,高密度电阻率法探测浅部空区成果与实际情况的匹配度高,可圈定采空区的空间形态;EH-4可探测空区的空间位置,有效深度可达1000m,但是无法进一步测出空区的形态;对两种探测成果进行相互对比分析,取长补短,有效地提高采空区探测成果准确性和可靠性,为今后在采空区探测方面研究提供了技术支撑。

隐伏采空区治理与残矿回采技术分析

某公司由于在前期采用了留矿法和空场法进行开采,采空区未被填满,矿区中有大量的隐伏采空区,因此给后期的矿区开采工作带来了巨大的安全隐患。为促进隐伏采空区治理,做好残矿回收,该文针对采空区治理的相关方法和优缺点进行分析,采用泵送接力胶结填充的方法进行隐伏采空区治理,并且向上进路填充开采残存矿产资源,为隐伏采空区的治理与残矿回采等工作奠定了技术支持。开采区由于塌陷导致的灾害不计其数,带来了巨大的人员及财产损失,由此可知,隐伏开采区治理以及残矿回采技术的应用具有重要意义。

缓倾斜厚大矿体崩落法开采隐伏空区顶板冒落过程及机理研究

以程潮铁矿西区开采为工程背景,对无底柱分段崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落过程及破坏形式进行了深入的研究。首先,通过钻孔闭合回路,对顶板冒落过程进行了实时监测,并结合井下开采过程对采空区顶板冒落过程进行了时空分析。然后,基于室内相似材料试验模拟,对隐伏空区顶板变形规律及破坏形式进行了研究,绘制了围岩变形矢量图。研究表明,程潮铁矿隐伏采空区顶板的冒落经历了缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落→缓慢冒落(冒落停止)→突然冒落的过程,并与岩石质量及关键层密切相关。冒落带上方岩层往往发生"简支梁"型破坏,顶板发生拉破坏,而拱脚及两侧发生压剪破坏。本文的研究成果,初步揭示了缓倾斜厚大矿体崩落法开采过程中,隐伏采空区顶板的冒落机理,对崩落法开采矿山的安全生产有重要的工程意义。

露采平台安全厚度与隐伏采空区跨度关系的数值模拟研究

准确掌握露采平台安全及下部隐伏采空区的稳定性,是矿山进行安全生产工作的重要前提.为了确定某矿露采平台下部隐伏采空区跨度与露采平台安全厚度之间的关系,通过室内岩石力学实验,获取岩样相应的物理力学参数;结合摩尔-库仑强度破坏准则,应用FLAC3D数值计算软件,建立三维模型;在一定的空区走向长度(30 m)和不同的跨度条件下,以每次10 m的工程进度向地表方向模拟开挖,分析空区顶板临界安全厚度与空区跨度和岩体抗拉强度的相互关系.给出了露采平台安全厚度与空区跨度关系和抗拉强度三者的线性拟合公式,为类似矿山的采矿工作提供借鉴.

夏甸金矿崩落法隐伏采空区稳定性分析

采空区是金属矿山重大危险源之一。采空区稳定与否是保证矿山企业正常生产的关键因素之一。夏甸金矿于2003年8月20日开始在-363m水平以下部分矿体采用无底柱分段崩落法进行开采,经10余年的开采,目前已开采至-692m水平,崩落法隐伏采空区的稳定性分析至关重要。利用Surpac建立崩落法开采的矿体模型,进行冒落带高度预测,计算得到冒落带最高点为-251m,并采用FLAC^(3D)程序进行数值模拟,按照矿山回采顺序,共划分12次进行开挖,分析了应力、位移与塑性区破坏规律,变形以采空区上方为中心,呈圆形向外扩展,中心的变形为最大,沉降18cm,采空区边界沉降最小,为4cm。地表沉降位移不大,采空区不会塌陷到地表。

某露天采场下隐伏采空区处理技术

为有效治理露天采场下隐伏采空区,消除采空区隐患,并回收空区周边资源,结合采空区赋存情况,提出露天剥离法处理采空区,对采空区区块划分、治理顺序、治理境界及露天剥离工艺进行了详细介绍,同时,对穿孔爆破方案进行了重点研究。露天剥离法处理采空区,采治结合,成功应用于现场实践,取得了良好的社会、经济效益,为类似条件下隐伏采空区的安全治理及资源的回收利用提供了重要参考。

地下转露天开采隐伏采空区综合探测技术应用研究

隐伏采空区是影响地下转露天安全开采关键问题,因此如何对其进行有效的探测是重中之重。研究针对地下转露天开采隐伏采空区探测技术难题,提出一种基于弹性波CT-钻孔探测-三维激光扫描技术的综合探测方法。叙述了弹性波CT技术和三维激光扫描技术基本原理,详细介绍了综合探测方法及工程应用过程。通过构建弹性波CT观测系统、现场数据采集、弹性波CT反演成像分析及异常区域三维激光扫描,实现了隐伏采空区分布位置和形态的精确探测。

隐伏采空区治理与残矿回采技术研究

赤峰金红岭有色矿业公司前期采用留矿法和空场法开采,采空区未充填,矿区存在大量隐伏采空区,对后期开采造成安全隐患。为治理隐伏空区,回收残留矿柱资源,分析了采空区治理的主要方法及其优缺点,提出了泵送接力胶结充填处理隐伏空区技术方案和上向进路充填开采残矿资源方案,为隐伏采空区治理和残留矿柱资源开采提供了技术支撑。

基于钻孔法探测的隐伏采空区冒落规律研究

夏甸金矿-363 m水平以上采用分层充填采矿法开采,-363^-692 m水平采用无底柱分段崩落采矿法开采。无底柱分段崩落采矿法的持续开采,造成上覆岩层的不断移动及采空区体积的不断扩大。采用地表钻孔法与钻孔内摄像结合的方法探测得到采空区的冒落规律,并采用相似模拟试验直观地验证了该结论。冒落带的最高点约在-246 m水平,围岩冒落影响到地表的可能性较小,随着开采时围岩不断崩落填充,采空区的体积处于动态补充中,出现大规模采空区的可能性很小。

隐伏单空区下露天边坡稳定性分析

针对隐伏单空区露天边坡稳定性采用传统分析无法定量、直观反映岩体破坏状态的缺点,运用Mohr圆理论,模拟并分析某露天矿边坡下赋存5种不同位置的隐伏单空区对边坡稳定性的影响。研究表明:露天边坡下隐伏单空区的顶板是空区最薄弱区域,隐伏单空区距边坡的距离越远边坡相对比较稳定。

基于GPR的隐伏采空区探测正演响应特征

采用探地雷达技术对隐伏采空区进行精确勘探,从理论上分析了采空区目标提取以及目标体的空间位置,为实际操作提供依据,建立平面域弧面顶板模型,对采空区、围岩裂隙和顶底板裂隙的波形,破碎围岩对采空区的影响以及不同充填体情况下采空区反射波形特性进行分析。

基于高密度电阻率法的露天铁矿隐伏采空区顶板完整性数值模拟研究

针对露天铁矿隐伏采空区顶板完整性程度评价技术难题,本文以鞍本地区典型BIF型露天铁矿充气型采空区顶板为研究对象,结合前期研究的地质-地球物理特征,以高密度电阻率法的数值模拟原理为理论依据,采用软件RES2DMOD构建了采空区顶板裂缝发育厚度从2m、4m、7m、9m和直到地表的数值模型,并对数值模型进行了正演模拟和成果反演计算。研究成果显示高密度电阻率法不仅可以准确评价采空区顶板因裂缝发育导致的完整性问题,还可以实时评价采空区顶板的安全性,以实时预警,避免因采空区诱发的矿山安全事故。

某露天铁矿隐伏采空区充水量监测模拟研究

针对露天铁矿隐伏采空区的充水量动态监测技术难题,以露天铁矿内隐伏采空区为研究对象,以高密度电阻率法的数值模拟理论为研究依据,采用瑞典的RES2D正反演软件构建出不同充水量条件下的隐伏采空区数值模型,进行模拟计算和分析,并且通过现有的实例进行验证。结果表明,通过高密度电阻率法可以动态监测露天铁矿内隐伏采空区充水量的变化,并可提供超前预警,预防充水采空区有关的次生地质灾害发生。同时,该法还可对露天矿山致灾风险高的采空区及其有关的水患致灾区进行无损安全评价,并可避免因钻探破坏性验证扰动诱发的次生地质灾害,为金属矿山的安全生产提供了理论支撑和技术保障。

频率域电磁法在采空区探测中的应用

隐伏采空区的探测已成为近年来研究课题,采用无人机搭载发射装置,高空平面布置探测线和测点,克服在陡峭的山坡难以布置探测工作,消除地形地貌及其它条件对探测工作带的误差。对已知空区的探测和分析,验证了该方法的有效性和精确程度,为后续其它探测提供了频率域区间和参数校正。研究表明:此方法具有适用性强、工作效率高和精确度高优点,是一种可用于隐伏空区的探测方法,分析过程中可以辨别采空区变形情况。

露天采场高陡边坡下深部采空区的爆破处理研究

鞍本地区是我国最大的BIF型铁矿集中分布区,其铁矿资源量/储量约占全国总量的1/4,但由于日伪时期的掠夺式开采和矿业整合开发前的无序开发利用,在一定深度空间内遗留了大量隐伏采空区,为后期实现规模化露天开采带来极大的安全隐患,成为制约露天铁矿资源安全高效开采的难题。以弓长岭露天铁矿大砬子采区高陡边坡下的深部采空区为研究对象,利用LS_DYNA软件进行采空区的安全爆破模拟研究,结合现场深部采空区爆破参数试验结果,提出了采用孔中起爆处理采空区的方法,具体参数设置为空区预留顶板厚度3 m,孔间延期时间42 ms,排间延期时间75 ms,平均炸药单耗0.237 kg/t。在上述分析的基础上,针对大砬子露天采场高陡边坡内的深部不规则多层采空区提出了分层、分区安全爆破处理的技术方案,且空区边界用切割爆破方法处理,爆破处理效果良好,采空区得到了安全有效治理。