Review of roadway control in soft surrounding rock under dynamic pressure

The basic characteristics of the soft rock roadway under the dynamic pressure are analyzed. At the same time, the three fundamental approaches for controlling the surrounding rock are proposed, which are improving the surrounding rock strength, lowering the rock mass stress and selecting the reasonable supporting technology. The research results are elucidated, including the distribution of the surrounding rock plastic zone, the movement and damage of the surrounding rock under the dynamic pressure, controlling the floor heave through reinforcing the roadway walls and corners, the new route to develop the roadway metal supporting technique, the key theory and technique for the bolt supporting in the coal roadway, the performance and prospect of the ZKD high water content quick setting material, and so on. Finally, some personally views are put forward about the roadway metal supporting, bolt supporting, new material and the stress relief under the high stress condition.

缓倾斜中厚矿体上向进路充填采矿方法优化及地压控制研究

针对金属矿山缓倾斜中厚矿体采用上向水平分层走向进路充填采矿法生产效率低、矿石损失率高等问题,提出一种上向水平互错式进路充填二步骤回采的新方案。在二步骤进路规格选取方面,首先引入一种优化的强度软化模型,利用FLAC^(3D)数值模拟与现场实测相结合反演确定GSIt取值为30。结果表明:二步骤进路回采导致一步骤进路顶板下沉量、顶板最大拉应力大幅度提高。随二步骤进路规格增大,一步骤进路顶板下沉量、顶板最大拉应力均有下降趋势,根据模拟结果最终确定二步骤进路规格为5m×4m。试验采场损失率和贫化率明显降低,出矿量增加,生产成本减小,实现了矿山的高效经济开采,现场应用表明新方案具有很高的推广应用价值。

高地应力及动压影响下回采巷道支护方案优化

针对3316专用瓦斯抽采巷在面临高地应力及动压影响时的支护难题,首先对巷道围岩变形破坏特征以及原支护方案的不合理之处进行了分析,运用矿压实测、理论分析及数值模拟等研究手段,对巷道支护方案进行了优化,并成功进行了工程实践。矿压观测结果表明,相比原支护方案,3316专用瓦斯抽采巷的断面收缩率平均降低了近80%,优化后的支护方案对围岩变形起到了很好的控制作用,有力保障了矿井安全生产。

“实用矿山压力控制理论”的内涵及发展综述

一直以来,矿山灾害严重威胁着中国煤矿的安全高效开采。矿山压力与岩层控制是防治煤矿重大灾害的关键,被国内外学者重点关注。20世纪80年代,紧密联系煤矿现场生产一线,宋振骐研究团队创建了"实用矿山压力控制理论",亦称"传递岩梁理论"。传递岩梁理论是中国最著名的岩层控制理论之一,对指导煤矿安全生产起到重要作用。论文阐述了传递岩梁理论的主要研究成果:严格定义了矿山压力与矿山压力显现的概念,并揭示矿山压力与矿山压力显现的关系。理论分析了矿山压力的来源、支承压力分布特征及采场结构力学模型的组成及发展规律等重要问题。指出影响矿压显现的岩层范围是有限的、可知的、可控的。上述研究成果为把传统矿山压力理论研究推进到针对具体煤层条件科学定量的发展阶段奠定了基础。

地震对地下硐室围岩动压力的影响

地下硐室围岩压力在地震荷载作用下的表现是岩土地震工程领域当前的热点问题之一。本文简述了目前我国隧道工程抗震规范关于地下硐室围岩动压力的确定方法,以四川黄草坪隧道的资料为例,利用有限差分法分析在不同峰值加速度的水平地震动输入下,硐室围岩压力对地震输入的响应,并与围岩静压力进行了对比分析。结果表明:随着输入地震动加速度峰值的增加,地下硐室围岩最大主应力峰值的增大;围岩最大主应力的地震反应峰值与输入地震动的加速度峰值有一定的关联;在加速度峰值小于0.2 g的地震动作用下,硐室围岩的最大主应力峰值变化较小,硐室结构一般不会发生破坏;地震作用时,硐室的斜上和斜下侧壁是整个结构的薄弱部位;衬砌结构对于地下硐室围岩最大主应力地震反应峰值的控制和硐室结构抗震性能的增强有极为重要的作用。

金川二矿区16行保安矿柱回采可行性研究

借助FLAC3D软件,以保安矿柱控制地压活动作用能力作为研究切入点,揭示保安矿柱是否还有存在的必要性。研究结果表明:矿柱形成初期,它能有效地抑制其相邻区域的地压活动。然而,当矿柱垂直高度增加时,矿柱发生变位破坏,储存在矿柱内部的应变能得到了释放,其矿柱自身的整体刚度降低,矿柱控制地压活动的作用效应随之减弱,它已不可能以"刚度较大的整体结构"在地压控制过程中发挥人们期待的作用。因此,在对该矿柱所涉及的技术问题进行更为全面研究的基础上,可以考虑对该矿柱进行安全回采。

地铁隧道施工对地表沉降影响的优化控制分析

基于控制理论 ,建立了城市地铁隧道工程地表沉降的理论控制模型 ;结合动态规划原理 ,提出了城市地铁隧道工程地表沉降动态最优控制策略制定程序。文章对深圳地铁大剧院站～科学馆站区间三连拱隧道工程地表沉降的控制问题进行了理论探索 ,取得一些有意义的成果 。

金凤公司1号矿体试验采场稳定性及地压控制的实践

采场地压控制是空场采矿法开采工艺的关键环节。通过对金凤公司工程地质调查和岩体稳定性综合评价,提出合理的地压控制措施,优化采场结构参数和采场支护方法,并通过回采期间地压监测,确保了采场安全。

安徽和睦山铁矿楔形体地压控制方法研究

在破碎难采铁矿床地下开采中,掌控采场地压活动规律,采取有效措施控制地压活动,是实现安全高效开采的重要保障。和睦山铁矿后和睦山矿区矿体与下盘近矿围岩破碎,应用无底柱分段崩落法开采,随着回采工作面的下降与采场结构参数的改变,在-250 m阶段的第一分段开采中,发生了大规模地压活动,下盘进路联巷与上盘侧回采进路遭到严重破坏,巷道两帮内挤、折断或碎裂片落,底板鼓起,顶板下沉,使巷道无法修复,严重影响了矿山安全生产。基于地压活动特点与巷道破坏原因的分析,揭示了复杂地压的机理,提出巷道破坏力主要来源于顶板围岩发生断裂而又滞后冒落所形成的楔形体压力,并创建了楔形体附加应力数学模型。计算结果表明:楔形体尖部压应力大于矿体抗压强度的平均值,是致使上盘侧采准巷道快速破坏的主要原因;而楔翼活动压力引起矿体下盘断裂构造面的滑移,是造成下盘采准工程破坏的直接原因。根据上述分析,采用楔尖部位局部卸压开采、控制下盘地质构造面滑移破坏、增大进路间距与改进巷道支护形式相结合的综合方法,有效控制了复杂楔形体地压危害,保障了-250 m中段的安全开采。

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。

李官集铁矿采场动态地压监测及数值分析

针对李官集铁矿点柱式分层充填法的特点,按照矿山实际的开采和充填步骤,对采场中的间柱、点柱、充填体和上下盘围岩的应力变化进行动态监测和分析,并考虑矿体中优势结构面的影响,运用3DEC构建含有优势结构面的岩体模型,结合地压的实际监测变化量和数值模拟得到的地压值匹配,分析了点柱式分层充填法开采过程李官集铁矿的地压变化规律。结果显示:1开采初期,矿柱和围岩共同支撑上部载荷,随着开挖高度的增加,应力由点柱逐渐向围岩转移,上部载荷主要由围岩体支撑;2应力在上下盘岩体之间随开采向上交替变化:开挖层应力增加,回填层应力局部恢复,扰动层应力释放。在同一点柱间地压呈现分层转移规律,并随开挖进行循环往复。

深凹露天转地下开采地压宏观调查及巷道变形规律分析

以大冶铁矿东采车间深凹露天转地下开采为工程背景,考虑到采场地压显现的特殊性和巷道变形规律的复杂性,分别采用现场宏观调查、围岩松动圈测试、多点位移计监测和采动应力监测等手段,对露天转地下开采过程中采场地压显现的宏观特征和采准巷道变形规律开展了较为系统的研究,取得的主要结论对确定采准巷道喷锚网支护参数和优化回采顺序具有重要指导意义,对类似矿山具有参考价值。

采场地压动态控制

详细阐述了采场动态地压产生的原因和采场地压动态控制的含义,提出了采场地压动态控制的内容,在此基础上,比较深入地论述了采场地压进行动态控制的方法,给出了对采场地压进行动态控制的实施步骤。所提出的地压控制方法和实施步骤,对于空场法采矿生产具有一定的指导意义。

基于可视化的计算机数值模拟技术在深部采场稳定性分析中的应用

结合湘西金矿深部开采综合技术研究课题 ,运用数值模拟方法 ,建立了采场模拟模型 ,并计算分析了深部采场的稳定性。模拟了采场回采过程中声发射、剪应力分布及破坏情况。结果表明 :当采场跨度达到 6m以后 ,顶板局部开始垮落 ;当跨度达到 10m以后 ,顶板中部发生冒顶事故。由此提出了相应的采场结构参数、顶板水压支柱支护、地压监测预报等综合地压控制措施。有效地维护了采场顶板的稳定 ,使回采作业安全、顺利地完成 。

深部金属矿采动灾害防控研究现状与进展

随着地球浅部矿产资源逐渐枯竭,深部矿产资源开采已成必然趋势。在查阅大量相关文献的基础上,综述国内外金属矿山对深部开采的界定与开采现状,重点关注深部高应力这一特殊环境条件下的采动灾害类型与致灾机理,提出深部金属矿采动灾害预防与控制策略。研究结果表明:不同国家对深部开采的界定有所差异,我国将开采深度超过800 m的金属矿山定为深部开采矿山;我国进入深部开采的矿山数量及规模与国外相比仍有较大差距,但是从目前深竖井建设数量来看,短期内我国进入深部开采的矿山数量将会达到世界第一;深部由高应力引起的采动灾害主要包括由层裂、岩爆和挤压大变形导致的巷道或采场垮塌、冒落或变形;提出深部采动灾害预防与控制流程,在建立地质灾害风险评估模型的基础上确定巷道及采场的布置位置,通过对回采顺序、隔离矿柱设置、充填采场及卸压爆破对深部采矿地压调控进而预防采动灾害的发生;岩爆是深部金属矿山在开采过程中最易发的采动灾害,研发能有效控制岩爆危害的矿山动力支护系统是深部开采未来必须解决的问题。

采场地压及其控制方法数值模拟研究

以某锰矿一期开采-170^-250 m中段矿体厚度小于1.8 m的矿段为工程背景,研究以倾斜分条房柱采矿法回采矿体时采场的地压分布及采场稳定性问题。运用Flac3D数值分析软件,模拟矿体的开采过程,并分析矿体开采后采场的应力分布及塑性区分布。最后结合实际情况,提出相应的地压控制措施。

深井大规模盘区回采采场结构参数研究

随着矿产资源开采逐步向深部发展,将面临着高地应力的问题,探索高应力环境下的采场结构是大规模高效开采的关键。以思山岭铁矿为研究对象,本文将开展大直径深孔空场嗣后充填法采场结构研究,对传统条形采场和方形采场进行模拟分析。研究表明,采用方形采场布置比条形采场布置,更有利于应力分布,有利于工程稳定,故推荐思山岭铁矿深井开采采用40 m×40 m的方形采场,同时为同类深井厚大矿山大规模开采提供借鉴意义。

提高程潮铁矿采场巷道锚喷支护效果的关键技术

本文针对程潮铁矿采场巷道锚喷支护存的一些问题，提出了分级支护、补强支护和强化锚网连接等一系列关键工艺技术，对提高采场巷道锚喷支护应用效果具有重要作用。

留矿法嗣后充填开采中的地压活动与控制

针对湖北大冶石头嘴矿区开采中出现的地压活动进行了调查、分析，研究表明：工程地质条件、地应力的分布、采场布局方式、采场开采顺序、充填活动等是影响地下开采矿山地压活动的主要因素.在采取一系列监测与控制措施之后，矿山的地压活动得到基本控制，矿山的安全生产得到了恢复.

沟谷区域浅埋煤层采动矿压发生机理及控制研究

为了分析沟谷区域浅埋煤层开采井上下地质灾害发生机理及其相互作用,基于串草圪旦煤矿沟谷区域浅埋煤层开采条件,采用现场实测、三维地质建模、数值模拟和理论分析相结合的研究方法,研究了沟谷地形下煤岩层原岩应力分布特征以及煤层开采引起的覆岩应力场、位移场和破坏场的分布规律。研究结果表明:沟谷区域浅埋煤层开采煤岩层原岩应力分布受地表沟谷地形的影响,且随着深度的增加,地表沟谷的影响作用减弱;浅埋煤层工作面过沟谷区域开采可分为上坡开采阶段、坡顶开采阶段和下坡开采阶段,过沟谷区域上坡开采阶段,工作面易发生动载矿压事故,且易诱发地表滑坡、塌陷等地质灾害,并提出了相应的预防性控制措施。