浅埋房柱式采空区煤柱稳定性及控制研究

老采空区受矿区早期采煤方法的限制,具有较强的隐匿性,很难得到有效治理,为其地表构筑物建设带来巨大挑战。以昌盛煤矿房柱式老采空区治理为工程背景,采用理论分析、钻孔勘探、数值模拟以及现场瞬变电磁勘查等方法,分析了房柱式采空区覆岩裂隙特征;判别了房柱式采空区上地表的稳定性,数值模拟进一步分析得出,在新的单位载荷作用下,采场中央遗留煤柱将发生活化失稳,引起采场所有煤柱发生多米诺骨牌式破坏,进而导致房柱式采空区地表发生失稳。基于对房柱式采空区稳定特征及浆液在房柱式采空区流动的特性提出了散点式注浆充填方案,给出了浆液配比及注浆工艺。现场瞬变电磁勘查结果表明,散点式注浆充填法能有效实现老采空区的充分均匀充填,注浆效果整体良好,同时该方法可为对类似老采空区地表治理提供参考。

分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

房柱式和条带式采煤工艺悬顶灾害评价与控制技术研究

为解决榆林市榆阳区三台界煤矿采空区悬顶灾害问题,采用现场调查和理论分析提出了房柱式和条带式采煤工艺悬顶灾害评价方法,然后基于该评价方法对三台界煤矿采空区悬顶进行危险性区域划分,最后根据危险性区域划分情况开展针对性的监测和充填防治措施,保障了矿井安全生产。研究成果可为类似采煤工艺矿井大面积悬顶灾害防治提供技术参考。

某磷矿房柱法开采空区治理技术研究与应用

某磷矿采用脉内开拓盘区房柱法开采,在开采过程中形成了一定规模的采空区,给未来生产造成了较大的安全隐患。为了消除或减小采空区对矿山安全开采的危害,针对采空区存在的现状,进行工程地质调查,采空区治理及安全监测措施等研究,提出了采用废石干式充填方法进行空区治理方案,并对充填准备和充填步骤进行详细部署;同时,对空区封堵工艺及封堵墙规格进行设计,根据采空区分布特点布置位移监控报警仪和地压监测报警仪,实现采空区地压活动实时监测和预警预报。研究结果为矿山的采空区治理和安全有序生产提供决策依据和技术保障,也为类似条件矿山提供一定的借鉴。

某矿山地下开采对地表建(构)筑物的安全影响

为科学预测矿山地下开采对村庄、民房等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成建(构)筑物的破坏,根据矿山地质和设计资料,利用地表岩移变形理论对主要矿体的地表最大下沉值、影响半径、地表最大倾斜率、地表最大曲率和地表最大水平变形值进行计算,确定理论上的保护等级;采用Flac 3D数值模拟软件对矿山的开采过程进行模拟,分析和总结了地表沉降值及地表变形的变化规律。通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜率、曲率和水平变形值分别为0.063 mm/m、1.6×10^(-6) m^(-1)、3.7 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值,且地表变形值与所设置地表监测点的位移数据相符。研究结果表明,在按照设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和安全生产提供了理论依据。

充水环境下房柱法采场稳定性分析

矿井淹井时井下工程结构的稳定性受到影响,严重时地下水还会诱发采空区失稳塌陷、地面沉陷等地质灾害。结合锡基坑铅锌矿房柱法开采与雨季淹井的特点,按照从局部到整体的研究顺序,采用室内试验、理论计算和数值模拟的手段对充水环境下的锡基坑铅锌矿房柱法采场的稳定性开展研究。结果表明:(1)充水环境下的矿岩石和矿岩体的力学性能出现了不同程度的下降,矿柱的安全系数降低。(2)充水环境下采场顶板的最大沉降值增大,承受的最大拉应力减小,拉伸破坏区范围增大且更易贯通,采场顶板稳定性降低。(3)充水环境下矿柱受到的最大压应力增大,随着矿柱宽度的减小,矿柱更易发生塑性破坏,矿柱宽度减至3 m时,矿柱出现贯穿性的压剪破坏区,矿柱失效。基于上述结论,针对易受地下水淹井的采用房柱法开采的矿山,提出了加大矿柱尺寸,及时对矿房进行充填,对不合格的矿柱和顶板进行加固等建议。

有底柱分段崩落法转充填采矿法在胡家峪铜矿的应用

胡家峪铜矿的采矿方法主要为有底柱分段崩落法。从成本、技术、经济等角度来说,分段空场嗣后充填采矿法相较于当前的有底柱分段崩落法,具有采切比低、贫化损失指标控制较好、安全性有保证、地压控制简单等优点;相较于上向水平分层充填采矿法,具有采场生产能力强、充填工艺简单、安全等特点。通过对两种充填法进行对比,选出适合于胡家峪铜矿的充填采矿方法,为胡家峪铜矿的绿色、高效开采提供依据。

兴隆磷矿两步骤回采嗣后充填采矿方法应用实践

房柱法为兴隆磷矿现使用的采矿方法,该采矿方法在回采过程中需要留设大量的矿柱,导致矿石回收率低,而且后期采空区处理工程复杂、安全管理压力大。结合矿山开采技术条件及矿山现状,研究采用矿房、矿柱两步回采嗣后充填采矿法进行回采。浅孔落矿,二步骤回采,先采矿柱,采用高强度胶结充填;后采矿房,矿房采用尾砂非胶结或者废石充填,无大面积采空区暴露。该采矿方法有利于矿山地压管理,同时可提高矿石资源的回收率,减少尾砂废石排放对地表环境产生的污染,改善矿区环境的同时减轻拦渣坝防洪压力。

大直径深孔阶段空场嗣后充填法隔离矿柱合理间距研究

基于安徽某铜矿大直径深孔阶段空场嗣后充填法开采技术条件,根据矿柱安全系数公式计算出隔离矿柱合理宽度为20 m左右,运用材料力学简支梁平衡理论分析计算了隔离矿柱合理间距为60-65 m。以理论计算值为依据,数值模拟中采用3种方案分析不同隔离矿柱间距参数下矿岩的应力和位移变化规律。研究结果表明：当隔离矿柱宽度为20 m时,矿体开挖后在采场顶底板表现为拉应力状态,在隔离矿柱处表现为压应力状态,且应力和位移随着隔离矿柱间距的增大而增大,尤其是当隔离矿柱间距为70 m时,采场应力和位移明显增大,矿柱剪切破坏的程度加大,且顶板安全率小于1,因此间距为65 m时是较为合理的,计算结果符合矿山实际。

深埋厚大矿体采场结构参数优化

合理的采场结构参数可使采场处于有利的力学状态,使围岩的应力、应变分布趋于均匀化,在保证开采系统稳定和生产安全的前提下,减少支护工作量,提高采矿强度和生产效率。在深入分析思山岭铁矿地质概况与采矿方法的基础上,对影响矿房回采稳定性的矿房高度、矿房宽度、采场长度、矿柱宽度、矿柱充填方式等5个关键因素进行2水平正交设计,获得8种试验方案。运用大型岩土软件FLAC3D对盘区内不同方案的采场结构参数进行数值模拟研究,分析其在不同结构参数下应力、位移、塑性区等特征,初步得出采场处于最有利力学状态时的结构参数方案(采场高60 m、采场长60 m,矿房宽18 m、矿柱宽20 m的参数方案)。计算结果表明:回采过程中,采场长度对顶板应力和顶板位移的影响最大,采场越长,应力值越大,且压应力主要在盘区间柱集中,顶底板处出现拉应力集中。分析结果可为盘区矿房矿柱的安全高效回采提供技术支持。

分矿房矿柱分层充填法在海底开采中的应用

三山岛新立矿区属于海底矿床开采,开采的关键是开采过程中海底不产生非均匀沉降、裂缝和塌陷。在安全开采的前提下实现强化开采,使生产能力达到8000t/d,必须选择合适的采矿方法。根据新立矿区开采技术条件,研究确定对厚大矿体采用分矿房矿柱分层充填法开采。

某铁矿山矿柱回收技术研究

某铁矿山采用房柱法开采,矿房采用浅孔分段空场嗣后(废石)充填采矿法回采,回采已经接近尾声。结合该矿矿柱的实际情况,提出了采用留设矿壁的上向水平分层进路充填采矿法来回收废石充填体之间的间柱,采取安全管理措施,实现了间柱的安全回采,取得了较好的经济效益和社会效益。

缓倾斜复杂矿体采矿方法及采场结构参数研究

某缓倾斜磷矿赋存条件复杂,分3种赋存状态:a.含夹石的3层矿体;b.上分支下复合的两层矿体;c.上复合下分支的两层矿体。由于矿石品位较低,为了实现矿山安全高效开采,降低损失贫化率,针对中厚矿层提出了分层房柱采矿法,薄矿层提出了削底(顶)充填采矿法,同时根据矿石的物理力学性质及矿压计算分析了采场结构参数,研究结果表明:矿房跨度10m,矿柱尺寸为4m×4m,回采效果最佳,矿块矿石损失率小于21%,贫化率小于5%,平均生产能力可达800t/d。

昆阳磷矿二矿缓倾斜中厚矿体地下采矿方法研究

多层缓倾斜薄—中厚矿体为采矿界公认难采矿体,昆阳磷矿二矿区露天开采境界外深部矿体更具特殊地质条件,为双层磷矿夹废石产出,上盘围岩和夹层稳固性较差。首先对矿山开采技术条件进行了分析,分别采用普氏分级法和RMR分级法对岩体质量进行分级,得出昆阳磷矿矿岩属于差—一般岩体。结合开采技术条件,针对矿体地下开采方案展开研究,提出多种适合昆阳磷矿二矿区露天开采境界外深部矿体地下开采的采矿方法,并开展定性和定量比较,从安全、技术、经济的角度分析不同方法的优缺点,最终推荐房柱嗣后充填采矿法,采用掘进机落矿非爆连续切割回采工艺,为昆阳磷矿二矿露天转地下开采提供支撑。

某磷矿缓倾斜薄矿体采矿方法研究

某磷矿缓倾斜薄矿体,部分围岩稳固性较差。为探讨该矿的采矿方法,通过对影响采矿方法选择的主要因素的分析,提出采用房柱法采矿嗣后充填法和进路回采充填法,对采矿方法的采场布置、采切工程、回采工艺进行了论述。选择的采矿方法对该矿山采矿生产具有指导意义,也可应用于相似地质条件的矿山。

全面房柱采矿法在富家矿三角矿柱残采中的应用

富家矿露天坑保安矿柱回采后,剩余的矿体与主矿体回采后进行充填的混凝土充填体相接触,形成三角矿柱。结合全面采矿法与房柱采矿法的优点,自行设计了全面房柱采矿法并将其应用于三角矿柱的残采,此方法在回收矿柱中得到了成功的验证。详细介绍了全面房柱采矿法的采准工程布置、回采工艺过程及技术参数。实践证明,该方法适应富家矿三角矿柱残采的生产要求,经济技术可行、安全可靠。同时也为其他矿山底柱的回采提供了宝贵的经验。

缓倾斜中厚矿体房柱嗣后充填采矿法实践

果化矿段磷矿矿体平均厚度10.8m,倾角10°,属于典型的缓倾斜中厚矿体,开采难度大。为减少地表沉降和塌陷,保护地表农田和耕地,设计采用房柱嗣后充填采矿法分盘区回采,详细介绍了该采矿方法的盘区布置形式、回采顺序、采准切割和回采工艺。生产实践表明,该方法回采作业安全,盘区生产能力大,矿石损失贫化率低,能较好的满足矿山安全生产的需求。

吴集铁矿-200m中段矿柱安全回采试验

吴集铁矿-200 m中段以上一步骤采场基本回采完毕,正在进行充填,为了保证生产稳产衔接和积累二步骤矿柱回采经验,急需开展-200 m中段矿柱回采试验。结合赋存条件、矿柱特征,采用分段凿岩阶段空场嗣后充填法,顺利实现安全高效回采,为其他中段矿柱回采提供技术参考。

无轨开采技术在某铀矿山的应用

凭借无轨采掘设备在矿山开采中拥有的极大优势,现代化矿山生产中无轨开采技术得到了越来越多的应用。某铀矿井下生产采用液压凿岩台车、铲运机等配套无轨采掘设备,通过在上向水平分层充填法和房柱法中的成功应用,逐步摸索总结出适合铀矿山及类似矿床开采特点的无轨开采技术。实践表明,无轨开采技术具有机械化程度高、劳动生产率高、安全系数高、作业人员少、劳动强度低、生产成本低等优点。因此,无轨开采技术在铀矿山及类似矿床应用前景广阔。

尖林山采区-170 m中段采矿方法优化

为了解决大冶铁矿尖林山采区生产能力不足的问题,结合现场实际情况,对-170 m中段采矿方法进行优化,在-120 m水平采用进路端头局部先空场后崩落采矿法回采,增加崩落法回采的矿石量,将-129 m水平设为过渡水平,采用上向分层干式充填法仅回采-129 m水平以下矿石。结果表明,优化的采矿方法不仅解决了生产能力不足的问题,还安全有效地回收了-138 m水平3个保安矿柱的矿石,取得了显著成效。