地形影响下溶洞电法探查数值模拟分析

为探究各类地形条件下不同充填程度溶洞的地电响应特征与变化规律,构建5类地形条件下3种不同充填程度溶洞的地电模型,分析地形起伏、溶洞充填、埋深改变时数值模拟结果的差异与变化。结果表明:不同地形起伏的各类溶洞,平地、山顶、山谷和山脚地形下高密度电阻率法探测结果相近,地形影响较小,山坡地形下模型探测结果较差,地形影响较大;随着埋深增加,全充填溶洞的探测不受影响,未充填和半充填溶洞地电模型的异常体中心向上偏移,异常响应范围普遍大于实际范围,且未充填溶洞的异常响应范围更接近实际范围,误差相对较小。研究结果可为山区高密度电阻率法溶洞空间发育精准探测提供指导。

综放工作面局部采空区浆体充填试验研究

以桑树坪二号井3307工作面局部采空区为研究对象,通过采空区残留空洞理论公式和地表瞬变电磁采空区勘探技术预计采空区残余空间大小;利用工作面顶板“三带”发育规律和物理相似模拟试验确定冒落带高度,为浆体充填钻孔布置提供依据;开展井下浆体充填现场试验,在3307回风联巷中布置充填试验系统,3308进风顺槽内穿过煤柱向采空区打充填钻孔,试验按照一定的工艺流程通过充填管路进行料浆充填。试验分析了影响充填因素,同时从料浆浓度、钻孔布置方式、钻孔直径和相关工艺等方面提出进一步优化建议,可为充分利用井下采空区开展充填工程,合理处理煤矿矸石等固废提供理论依据。

某铁矿露天转地下开采技术研究

为指导某铁矿有序开展露天转地下开采工作,在系统分析了矿山露天开采现状和矿体赋存情况的基础上,对矿山露天开采极限、露天转地下开拓系统、挂帮和深部矿体采矿方法等转采问题进行分析研究,确定了最佳转采方案。通过比选,确定了采用无底柱分段崩落法进行挂帮矿体和深部矿体的回采,并针对不同矿体展开回采工艺设计和中深孔爆破参数优化,确保该铁矿露天转地下的高效开采和平稳过渡。

高速公路隧道穿越岩溶区承压充填型溶洞的施工方法

云贵高原是喀斯特地貌分布较广的地区,且类型较多,喀斯特地貌产生的主要条件是存在碳酸盐类岩石,云南省昭通市彝良地区石灰岩分布广泛,高速公路隧道施工均会遇到不同类型的岩溶地质,给地下工程施工带来很多不利影响,如何在岩溶区进行隧道施工,成了岩溶地区高速公路施工面临的重要问题,研究岩溶区隧道施工对岩溶区高速公路建设意义重大。

自然崩落法底部结构破碎区域钢拱架支护分析与研究

普朗铜矿自然崩落法受断层影响,底部结构易受损坏。通过对3种拱架进行受力分析,确定了普朗铜矿出矿口眉线支护方案。采用U型钢拱架、钢管混凝土拱架、H型钢拱架对出矿进路进行支护试验。经过现场观测,钢管混凝土拱架优于其他2种拱架,且底撑具有底板保护功能。该支护方式对破碎区域效果显著,减少了巷道的进一步变形,也减少了不必要的矿量损失。

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。

大结构参数无底柱分段崩落法的发展及技术问题探讨

无底柱分段崩落法引入我国已有近50 a的历史,在铁矿石开采中占有重要地位,也取得了丰硕的研究成果,近年来正向大结构参数发展。从历史地位、铁矿石经济发展需求、待开发矿体赋存特征、露天转地下的适应性等方面分析了无底柱分段崩落法仍将是未来主要的采矿方法。并从设备配套、爆破问题、基于现场出矿的放矿理论等方面论述了我国大结构参数发展下需要注意的问题,对大结构参数的快速发展,充分发挥大结构参数无底柱分段崩落法的优越性具有积极意义。

程潮铁矿西区采矿方法选择的经济评价

针对程潮铁矿西区深部开采方案的评选,采用净现值法、动态投资回收期法等对沿用目前的无底柱分段崩落采矿法和采用新的充填采矿法进行了经济评估。经评估,发现在建设期内,沿用目前的采矿方法需5 a多的时间才能收回初期的投入资金;而采用后一种采矿方法,仅用不到4 a时间就可以收回初期的投入,将给企业和社会带来更好的经济效益。

上向分层进路充填采矿法在木利锑矿的应用

采用分层崩落法对木利锑矿主矿体进行回采,存在地表陷落、机械化程度低、贫化率较大、通风条件差和坑木消耗大等问题。针对以上问题,设计采用了上向分层进路充填采矿法对主矿体进行回采,并在矿山进行了采矿实践,结果表明该采矿方法可克服以上缺点,获得了较好的经济效益,对同类矿山的生产具有一定的指导意义。

高地压软岩矿山残矿回采技术研究

白银公司小铁山多金属矿为典型的高地压软岩矿山,由于地压活动频繁、巷道和采场破坏严重等原因,前期生产中滞留了大量残矿。根据调查踏勘,将小铁山矿残矿划分为三中段无底柱分段崩落法开采期间形成的残矿,四中段、五中段多种充填法试验期间形成的残矿和六中段~八中段上向巷道式进路充填法开采期间形成的残矿。针对小铁山矿不同区域残矿回采条件复杂多变的特点,以"小范围、小规模、小断面、小设备、小规格"机械化开采为指导思路,制定了五种可行的残矿方案,并根据实际情况灵活选用。

有压管道充水过程数值模拟

基于明渠非恒定流的运动方程和连续方程,采用Preissmann四点隐式差分格式,结合虚拟流量法,对有压管道充水过渡过程进行了数值仿真模拟,该充水数学模型能模拟管道从无水变为无压流,再过渡到有压流的整个水流运动过程,其中包括漫流和明满过渡流。将该模型应用于南水北调天津干线有压输水系统充水仿真计算了充水过程中出现的水力过渡现象,最不利的情况出现在已经充满后的波动阶段,结果可为具体工程的充水操作预测水锤、规避风险和加强防护提供科学的依据。

崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移特征研究

由于选厂搬迁,程潮铁矿西区保安矿柱由充填法转为崩落法开采,原充填体人工矿柱在崩落法开采过程中易产生粒化,导致矿石贫化,因此,亟需开展崩落法放矿过程中充填体细颗粒运移规律研究,为崩落法开采工艺参数确定提供理论支撑。利用PFC3D离散元软件制定充填体细颗粒运移初步试验与全面实验方案,对放矿过程中不同块度充填体细颗粒在矿石覆盖层中的渗移过程进行模拟,并开展不同放矿时期细颗粒运移特征研究。研究结果表明:①块度在0.3~0.7 m的充填体在放矿过程中更容易发生细颗粒渗移,造成矿岩覆盖层的混杂;②覆盖层散体与充填体的块度均对细颗粒渗移有显著影响,覆盖层散体块度的影响是高度显著的;③不同放矿时期细颗粒的运移方式有显著不同,且细颗粒的速度与其所处的相对位置有关。在此研究基础上建议将采场上方的矿石隔离层进行诱导冒落,合理控制其块度以减少细颗粒渗移现象的发生。

下向分层胶结充填采场失稳机理及顶板垮塌模式研究

以某矿下向分层胶结充填法采场发生大面积失稳事故为工程背景,通过分析地表及井下工程破坏情况得出采场顶板发生了“下部充填体散体冒落+上部充填体及覆岩整体陷落”的复合垮塌模式,并进行了理论计算验证。数值模拟研究结果表明,随着采场中采空进路数量的增加,各间柱上的垂向压力不断叠加,若有一个间柱因承压达到极限而失稳,压力便向周边间柱转移导致其他间柱失稳,进而引发“多米诺效应”式的间柱连锁失稳现象,空区顶板在拉应力作用下发生散块冒落,空区边缘部位在集中剪应力作用下发生整体剪切滑落,最终发生直通地表的大规模垮塌事件。结合矿山实际生产问题,提出了一系列采场失稳风险防控措施,可为类似矿山提供借鉴。

金属矿山岩层移动角选取的BP神经网络模型及工程应用

研究岩层移动与沉陷最重要的角值参数是移动角,正确确定岩层移动角与移动范围对于矿山工程布置具有非常重要的意义。本文在分析国内外大量金属矿山崩落法与充填法开采岩层移动研究成果的基础上,采用改进的BP神经网络算法建立了金属矿山岩层移动角选取的模型,并对模型的预测精度进行了验证。结果表明,所选取的各因素之间与岩层的移动之间存在着较强的非线性规律,实际输出与期望输出基本吻合。将所建立的网络模型应用于狮子山铜矿地下开采岩层移动角的预测,取得了较好的效果。

大北山铁矿分区开采方法研究

大北山铁矿现用浅孔留矿法采矿,存在着效率低、安全条件差、矿柱损失大等问题,不能满足安全高效开采要求。此外,部分工业设施与生活区、尾矿库、县级道路等,位于矿体水平投影范围之内。但浅孔留矿法不具备保护地表不被破坏的功能。根据临界散体柱理论和现场调查结果,确定出保护区间,并将矿体分为东南区、中央区及西北区协同开采。中央区采用分段诱导冒落法,最大化提升采矿效率,减小矿石积压。东南区和西北区采用上向分层干式充填法,保障了地表建筑物安全并限制了地表移动范围的增大。根据现场调查和平衡拱应力分析得出中央区采场的上盘诱导冒落工程长度,为类似矿山开采方案提供了参考依据。

地质雷达法在桩底岩溶探测中的频谱差异分析

以云南省泸西至弥勒高速公路基桩桩底岩溶探测为研究背景,采用地质雷达法(270 MHz雷达天线)开展基桩桩底岩溶探测试验研究,总结出基桩桩底岩体较完整、空溶洞、充泥溶洞对应雷达波形特征;并把对应的雷达时域信号通过傅里叶变化转换到频域中进行频谱分析,建立频率与能量的关系曲线图,从而总结出岩体较完整的频谱曲线特征具有对称一致性,空溶洞主频值约260 MHz左右,频谱曲线不对称,充泥溶洞主频值约180 MHz左右,频谱曲线不对称;在地质雷达法定性分析的基础上,频谱量化分析得到的频谱曲线特征差异、频谱主频值差异结论可为类似工程提供了解译及参考依据。

基于突变理论的崩落法转充填法隔离矿柱安全厚度计算

崩落法转充填法开采过程中,合理确定隔离矿柱厚度对保证过渡采场安全回采具有重要意义。通过构建隔离矿柱力学模型,分析隔离矿柱破坏特征,建立了隔离矿柱的系统总势能关系式;基于突变理论,推导出隔离矿柱失稳的尖点突变模型;根据尖点突变模型失稳的充分条件和必要条件,建立了隔离矿柱安全厚度的计算模型。将此计算模型应用于研究鄂东某铁矿无底柱分段崩落法转充填法隔离矿柱厚度,理论计算的隔离矿柱厚度取值范围为15.49~19.36 m。在数值模拟验证和工程试验生产中,取隔离矿柱厚度为17.50 m时,隔离矿柱处于稳定状态。理论分析和验证结果表明,突变理论可解释隔离矿柱失稳的非线性动力学特征,隔离矿柱安全厚度计算模型可为工程设计提供一定的理论依据和工程指导。

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 。

无底柱分段崩落法在露天转地下矿山的应用研究

融冠铁锌矿为露天转地下开采矿山,结合其工程地质情况,对无底柱分段崩落法在此矿山的应用进行了研究,针对正在回采的两水平对无底柱分段崩落法的结构参数进行了介绍,并对边孔角度、阶段高度等参数进行优化,降低了大块率和损失贫化率,取得了较好的经济效果。

不同采空区处理方式上覆岩层活动规律研究

运用弹性薄板理论及能量法原则,建立了全部垮落法和全部充填开采顶板断裂前的位移方程。同时,根据相似原理,分别对上述两种方法处理采空区的工作面上覆岩层移动及破坏规律进行模拟研究。结果表明:充填开采与垮落法开采顶板未断裂之前其位移理论模型与试验结果吻合较好,能反映顶板断裂前的移动规律;垮落法开采地面下沉与关键层移动在下沉量及下沉时间上具有同步性;垮落法导致高层位覆岩产生不均匀的水平位移,易产生挤压或拉裂变形,对覆岩整体结构稳定性影响大;充填开采高层位覆岩未产生不均匀的水平位移,同时,充填开采能使覆岩中较低层位的亚关键层转化成主关键层,减小了覆岩应力重分布的范围,能有效地控制地面下沉。