柿树底金矿高阶段大跨度老旧隐蔽采空区安全治理实践

目的:复杂老旧隐蔽采空区的治理一直是空场法开采矿山面临的重大难题。柿树底金矿为了解决大面积、多中段、已塌陷老旧隐蔽采空区的安全治理问题。方法:通过采空区禀赋特征调查,开展了高阶段大跨度塌陷采空区似膏体非胶结充填治理技术研究与工程应用实践。结果:采用非胶结全尾砂充填治理采空区,消除了老旧隐蔽采空区的安全隐患、防止了地表的继续沉降和塌陷、避免了大规模地压灾害事故。结论:非胶结全尾砂充填治理采空区研究对于减少矿山运营成本、实现矿山固废零排放具有巨大的经济与社会效益,为国内广大空场法开采矿山的采空区治理提供了借鉴。

济宁岱庄煤矿采空区注浆治理工程建设适宜性评价

济宁市任城区五里屯建设项目位于岱庄煤矿注浆治理采空区的上方,本文根据该采空区注浆治理工程后地表变形监测数据,采用概率分析法计算充填后地表残余变形,残余下沉量2~16mm,地表残余倾斜最大值为0.06mm/m,残余水平移动最大值为4mm,残余水平变形最大值为0.06mm/m,确定采空区场地为稳定场地。按采空区对建筑工程的影响和拟建工程项目对采空区的影响两个方面评价工程建设的适宜性,为工程设计提供依据。

混合碎石料配比对浆体流动性能和充填体强度的影响

随着矿产资源的开发,如何治理采空区和高效回收利用残矿已经成为很多矿山亟待解决的问题。该文对哈图金矿采一矿区(934~1094 m)空区治理与残矿资源回收利用进行研究,首先从矿山尾砂的基本性质、充填料浆流动性、尾砂充填强度配比方面进行研究测试,得出灰砂比1∶20变化至1∶4时,充填体强度变化较大,同时添加20%碎石砂可增强充填体强度效果,特别是早期强度提升显著。并结合矿山具体情况,采取直接利用干尾砂进行充填(尾矿不再选)的采空区治理方案。对残采、充填工艺技术进行充分研究的基础上,在采一矿区934 m中段选择上向进路充填采矿法开展残采矿体实验,工业实验结果达到预期。该文采空区治理与残矿资源回收利用实例可为其他矿山提供参考和借鉴意义。

灌注充填法在煤矿采空区场地治理中的应用

研究区原为煤矿采空区,场地内拟建高层住宅楼,为满足建筑物承载力要求,采用灌注充填法对采空区进行治理。本文分析了灌注充填法在煤矿采空区场地治理的可行性、治理方案及治理流程,建议:一般注浆孔采用正三角形布设,帷幕注浆孔采用正三角形双排布设;采用“一次注浆”和“上行式分段注浆”工艺进行注浆;主要注浆材料为粉煤灰、水泥、添加剂等;在注浆治理施工前,对配置后形成的浆液性质进行测试,并确定最佳配比。研究区采用灌注充填法注浆,注浆质量良好,效率高,工程造价低,采空区及垮落带、巷道及裂隙带得到有效充填,注浆结石体岩心完整,证明了该方法治理煤矿采空区的可行性。

黄土公路下伏采空区数值模拟与处置技术研究

为提高采空区治理能力,文章基于有限离散元分析模拟,研究公路下伏采空区地表移动变形规律。依托荣成至乌海高速公路具体工程项目,通过注浆处置模拟与实际工程实施,研究注浆范围、注浆参数对采空区稳定性的加固效果,提出了不同路基下伏采空区注浆处置的评价标准。结果表明:黄土地区填方路基下伏采空区的地表最大移动变形值与填方路基的高度线性相关。对于一般路基,宜取采空区治理后冒落带剪切波速为200 m/s作为注浆处置评价标准;对于高填方路基,宜采取剪切波速为250 m/s作为注浆处置评价标准。

采空区地基注浆施工工艺分析

采空区地基失稳会带来安全隐患,所以研究采空区地基施工中注浆处理工艺是一项重要课题。在地基注浆处理之前,根据工程需要布设多个注浆孔位,使注浆区域更加适应施工条件;在注浆孔位处下设注浆管,注浆管之间的距离保持一致;注浆管下设完成后拌制注浆浆液,并进行地基注浆施工,此过程的注浆压力不超过0.50 MPa;注浆处理完毕后,对地面窜浆现象进行处理,保证地基施工整体平稳。最终的施工结果表明,使用该注浆处理工艺之后,注浆深度达到8 000 mm时,注浆压力为0.50 MPa,边坡沉降量仅为16.65 mm,随着注浆深度的增加,注浆压力和边坡沉降量只有小幅度提升,且边坡沉降量控制在10~17 mm的范围内,由此认为地基较为稳固。

北方某高速公路路基下伏采空区稳定性评价及处治方案研究

通过对某高速公路K54+300~K54+725段路基煤矿采空区进行地质勘察,查明采空区的规模、空间分布特征及顶板厚度,进行采空区剩余变形量预测计算等稳定性评价,并结合地质资料及高速公路路基参数确定采空区处治方案。研究认为,在公路路基采空区处治设计过程中,应结合地质资料、实际规模形态等因素综合开展稳定性评价,评价若为“不稳定”或“欠稳定”时,应对采空区进行处治,从而确保高速公路安全。

某高速公路铁矿采空区工程地质问题研究

以某拟建高速公路K4+620~K10+550段为例,通过多种手段查明采空区的工程地质特征,确定采空区的分布范围。采用资料搜集、工程地质调绘、物探、钻探等多种手段,分析采空区对路线的影响,评价采空区对公路工程的危害程度,并提出对采空区的治理建议,为类似工程案例提供参考。

岩溶地层下穿采空区段施工涌水及变形整治技术

依托某岩溶地层下穿采空区段铁路隧道工程,对现场出现的病害成因进行分析,并探讨不同处置措施的处理效果。围岩岩体破碎、稳定性下降和裂隙渗水是导致涌水和变形的主要原因;单一的处理措施效果较差,并具有一定的潜在风险;超前地质预报、初期支护加强、反压回填、封闭注浆和增设泄水孔等措施联合使用效果更佳,处理后隧道变形得到有效控制,监控量测显示16天后变形值趋于平缓稳定。

基于模糊DEMATEL-ISM的高铁采空区地基注浆治理影响因素研究

高速铁路下伏采空区地基注浆治理的有效性是高速列车安全运行的关键。针对采空区的复杂性、注浆工程的隐蔽性及注浆效果难控制等问题,根据国家及地方规范文件、期刊文献和实证研究成果等3方面的基础资料,结合问卷调查和专家访谈方式构建了高速铁路采空区地基注浆治理影响因素体系。通过模糊DEMATEL方法研究影响因素之间的关联强度并识别关键因素,进一步基于ISM方法分析影响因素间的相互作用关系,建立层次结构模型。研究表明:注浆材料及性能是高铁采空区地基注浆治理的主要影响因素,对注浆效果作用程度最大;岩体基本质量和注浆材料及性能对注浆效果产生直接影响;开采方式、开采深度和煤层倾角等是注浆治理的深层因素;重复采动是影响注浆治理的最根本和最关键的因素。

多中段空区稳定性分析及间柱回采顺序优选

以甘肃某铅锌矿为工程背景,针对矿山复杂条件下多中段采空区中遗留大量高品位的矿柱,如何安全高效回采残矿已成为提高矿山安全和经济效益的重要因素,通过对回采方案及复杂采空区的稳定性进行分析,探究最佳矿柱回采方案和回采顺序。根据研究区域的矿柱数量,对中段间、中段内开采顺序及方向进行组合,最终得出14个方案,并通过选取矿山的矿岩样品和尾砂,进行岩石室内力学参数试验,得出相应力学参数,并根据井下实际情况建立FLAC^(3D)模型。将折减后的岩体力学参数带入FLAC^(3D)数值模拟软件中,从应力、位移和塑性区等方面分析采区的稳定性,从而优选出中段自下而上、中段内采取隔一采一、由中间向两翼回采的方案。

煤炭采空区触变性钼尾矿充填浆液配比研究

本着减少自然资源消耗的目的,在触变性水泥浆中加入钼矿冶炼后产生的固体细颗粒钼尾矿砂,通过正交试验进行触变性钼尾矿水泥浆液的配比设计,并测试其触变性、结石体抗压强度和析水率。基于试验结果,提出触变系数的计算方法。通过极差分析,可得正电胶质量分数、水灰比和固相比对浆液的触变性、析水率和相应的结石体抗压强度的影响程度。当正电胶质量分数为6%,水灰比为0.8,固相质量比为6∶4时,触变性钼尾矿水泥浆液性能最佳。

海下金矿破碎围岩空区治理二次开采稳定性研究

为保证三山岛金矿治理后的二次开采能够安全高效进行,采用FLAC3D对未治理工况和治理工况下二次开采各阶段进行模拟研究。结果表明:治理工况下采场围岩应力集中区域明显减小,矿柱塑性区仅集中在矿柱表面,隔水层变形小于《有色金属采矿设计规范》所规定的Ⅰ级建构筑物所允许的变形值;治理工程缓解了采场围岩的应力集中和变形、减少了第四系隔水层变形移动,能够有效提高新立矿区岩体的整体稳定性;现场监测结果与模拟结果较为契合,监测值均在允许范围内。因此可认为治理后二次回采过程矿区岩体处于稳定状态,研究结果可为矿山安全高效开采提供依据,并为确定后续监测重点提供参考。

高阶段大跨度柱状采空区群低成本充填治理方案研究

遂昌金矿1号铅锌矿体成矿于燕山晚期,产于隐爆火山岩中,属小型隐爆岩型(硫)铅锌矿体,为一近似直立的烟囱状结构。多年来,1号铅锌矿体一直采用分段空场法开采,产生了阶段高度达80 m、最大暴露面积超过2000 m^(2)、总体积近11.4万m^(3)的高阶段大跨度柱状采空区群,极易产生冒顶片帮和失稳坍塌现象,进而诱发大规模的地压灾害,引发地表沉降及塌陷危及深部未采矿体的回采作业安全。通过开采技术条件分析、资源禀赋情况调查、采空区稳定性评价及可利用旧措施工程勘察,提出了适用于1号铅锌矿体高阶段大跨度柱状采空区群的低成本充填治理方案,并进行了充填配比参数优化、材料消耗计算、管路线路设计、管道选型与阻力计算、封堵挡墙构筑方案设计。遂昌金矿高阶段大跨度柱状采空区群的充填治理不仅可产生明显的经济效益和环境效益,还为国内外复杂采空区群的安全治理提供了借鉴。

充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示:冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。

某非金属矿采空区地基基础设计探讨

对某非金属矿采空区内新建建筑地基基础设计进行探讨,根据场地土层特点进行合理的总图布局、选择合适的基础形式,对采空区稳定、巷道埋深、基础的相互影响进行分析,运用多种理论分析采空区存在风险的位置,得出风险较大位置为浅层巷道,对浅层巷道采取处理措施,保证上部建筑安全可靠。同时,选取典型区块进行有限元分析,对理论进行验证。根据非金属矿的场地特性,采取了相应的施工措施和监测手段,来保证项目得以顺利实施以及后续建筑的安全使用。

复杂老采空区注浆治理充填效果评价研究

受煤矿老采空区影响的高层建筑场地,多方法开采陡倾煤层形成老采空区,场地地面沉陷区积水,下伏采空区处于充水状态,采空区经注浆充填法治理,充填效果直接决定采空区地基是否“活化”,影响场地的稳定性从而决定工程的整体质量和安全性耐久性,以采空区注浆治理充填效果评价为研究对象,通过场压浆系数比对分析进行评价研究,对于同类复杂采空区有必要考虑进行多次补充注浆,为类似项目提供了很好的借鉴。

基于蠕变模型的采空区路基变形分析及处治方案

针对高速公路穿越采空区路基沉降计算问题,采用Burgers蠕变本构模型开展数值分析计算不稳定采空区地基的沉降变形。在采空区通过注浆处治后,采用Burgers蠕变本构模型进行数值计算分析,并与现场监测结果进行对比,变形控制在允许范围内,结果表明:Burgers蠕变本构模型计算结果与现场监测结果基本一致,能较好地反映采空区地基和路基的变形特征,接近于工程实际。

大空区充填体结构稳定分析与强度设计

结合某铁矿大空区胶结充填处理实际,分析了大空区的充填特点,提出了大空区胶结充填体的薄饼结构概念。运用结构力学方法分析了薄饼充填结构充填体的稳定性;考虑层间弱面结构作用,运用FLAC3D数值分析软件分析了薄饼充填结构假顶首层充填高度对假顶稳定性的影响,得到结论:由于薄饼充填结构的层间弱面作用,用较高强度的充填料充填大空区既无必要,也不科学,可以固化稳定充填料浆为目的,采用较低的强度充填。

郑洛高速采空区注浆处治施工管理策略研讨

高等级公路采空区注浆处治问题一直是公路工程项目审查的重点和难点,文章结合郑洛高速采空区注浆处治设计内容,提出落实采空区探灌结合新理念的注浆施工管理策略,理论上可在不影响技术安全的前提下,显著增强采空区处治施工的针对性与精准性,有效克服项目各责任主体工作界面区块管理、技术协同显著不足的弊病,郑洛高速采空区注浆施工综合管理方案,可为采空区处治类似项目提质增效、精细化项目管理提供思路。