基于3Dmine的采空区治理工程实践

通过对某金矿采空区资料收集及现场调查,利用3Dmine软件建立了该金矿采空区+巷道三维数字模型,准确获得了各中段采空区的实际边界和采空区形态等相关信息。针对采空区情况,结合矿区生产实际,经综合分析研究,提出了采空区治理方案,即:对矿区已经贯通连成一体的采空区群/塌陷坑(四中段以上)采用地表废石充填,四中段未贯通的采空区采用中深孔强制崩落顶板,将上部自地表“灌入”的废石充填到采空区,同时采取密闭隔离的方式联合治理;对于其余地段的采空区,已经结束回采且无法进入的区域采取在中段石门密闭隔离的方式进行治理,尚在开采的其他采空区采取施工措施工程进行坑内毛石回填并密闭隔离方式治理。通过多项措施的综合运用,彻底消除了发生大面积地压活动并引起地面塌陷的隐患,为井下正常生产作业创造了良好的条件。

某铁矿双中段并采稳定性数值模拟分析

目的:本文旨在探讨铁矿资源高效开采的新手段,重点研究双中段并采方式在提高开采效率和资源回收率方面的效果,并通过具体案例分析其开采过程中的安全稳定性问题。方法:以安徽某铁矿为研究对象,创新性地提出双中段开采方式。利用FLAC3D数值模拟软件,构建了尺寸为50 m×15 m×120 m(长×宽×高)的典型采场数值模型,模拟双中段并采的开采过程。结果:双中段采场开挖后,采场空区底部和左右两侧围岩的应力集中程度显著增加。采空区顶板发生了显著位移,最大位移量达到1.2 m;侧帮最大位移为0.8 m。进一步分析表明,空区围岩的潜在破坏模式主要为剪切塑性破坏。结论:双中段并采方式在提高铁矿开采效率和资源回收率方面具有显著优势。虽然开采过程中会引起围岩应力和位移的变化,尽管存在局部应力集中和位移变形,但通过合理的工程设计和支护措施,可以确保采场整体的安全稳定性。意义:双中段开采技术为类似矿山的开采提供了可行的参考方案,并为铁矿开采技术的创新与发展开辟了新的思路和方法。

陡倾结构金属矿山采空区围岩破坏机制研究

在地下金属矿山开采中会造成采空区围岩变形破坏,影响地下采矿安全。采用现场调查、位移监测、微震监测,并结合理论分析等方法对金山店东区地下采空区的围岩破坏机制进行研究。考虑水平构造应力和崩落岩体的影响,基于极限平衡理论和能量法分别得到上下盘采空区围岩破坏机制,即倾倒滑移破坏和溃曲滑移破坏。上盘和下盘围岩在陡倾结构面的切割作用下,分别形成反倾结构和顺倾结构。在水平构造应力作用下,上盘陡倾结构岩体向采空区侧发生倾倒破坏,岩体变形破坏进而导致F4断层活化。随着采矿的深入,破坏的岩体数量和范围不断增加,形成一个深部滑动面,并穿过F4断层。下盘采空区围岩在水平构造应力作用下诱发了矿体边界处F1断层滑移,同时引起顺倾结构岩柱发生溃曲-滑移破坏,沿着节理面形成滑动面。

基于三维激光扫描空区精细化稳定性分析

地下回采空区探查与稳定性评价是目前众多矿山亟待解决的安全难题之一。以某旅游平硐为工程案例,采用BLSF移动式三维激光扫描测量系统现场探测并构建了平硐与空区三维点云模型,并据此建立了三维精细化数值分析模型,评估了基于真实形态的空区稳定性。研究结果表明,基于三维激光扫描的精细化数值模拟方法,能够更加准确地刻画空区形态,更加真实地反映空区稳定性特征。典型工程隔离矿柱稳定性良好,但平硐局部区域存在安全隐患。研究为同类矿山的空区稳定性安全评价提供了有益借鉴。

金属非金属地下矿山采空区治理措施研究

采空区是存在于金属非金属地下矿山工程施工过程中的重大风险,其严重影响到金属非金属地下矿山开采施工的安全,因此,对采空区进行治理是金属非金属地下矿山必须采用的风险控制手段。对采空区治理采用的措施研究是金属非金属地下矿山施工的一个非常重要的课题。阐述了对金属非金属地下矿山采空区治理的实际过程,对采空区的危险性和影响其稳定性的因素进行了分析并提出了一些对采空区有针对性的治理措施。

基于精密探测的金属矿山采空区群稳定性分析

采空区群的稳定性分析是一个复杂的地质问题,而在区域内存在一种群效应。准确地掌握采空区群的三维形态和空间的相对位置是进行稳定性分析的前提。以石人沟铁矿为背景,利用空区探测系统(CMS)对采空区进行了精密探测,并对探测数据进行处理和转换,在此基础上,应用3Dmine建立了采空区群的三维空间模型,经过进一步处理实现了与FLAC3D的耦合,建立了三维数值计算模型。根据计算结果对采空区群区域的应力场、位移场进行了分析,对群区域内的群效应进行了阐述。在此基础上对群区域地表位移进行了分析,确定了地表最大位移面积和采空区水平面积的比值。研究结果表明,区域内的群效应使应力和位移较单个采空区时都有了较大增加,且增加幅度并不是单纯的叠加,这种效应加剧了采空区的危险等级,将CMS、3Dmine和FLAC3D三者的优势结合起来,为采空区群得稳定性分析提供了一个准确而有效的途径。

金属矿山采空区灾害防治技术研究综述

我国是世界上金属矿生产第一大国,有一万多座地下金属矿山,每年采出20多亿吨矿石,使得采空区问题日益严重。通过系统性地开展采空区灾害基础理论研究,明确了采空区和采空区群的定义,提出了采空区的类型和等别划分依据。针对采空区引发的地压灾害、水害和内因火灾,从探测预报、风险评估、状态监测和隐患治理四个方面,梳理了当前研究进展,介绍了典型关键技术和部分成果,归纳建立了以采空区灾害防治为核心的知识体系,展望了今后的研究方向和技术重点。

金属矿地下采空区探测、处理与安全评判

我国大多数金属矿山都不同程度的存在地下采空区,且隐患较多,严重危及矿山安全生产.采空区探测方法目前主要有:高密度电阻率法、地震映像法、探地雷达法以及激光3D法等,采空区处理可以采用尾砂胶结充填法和地表强制崩落法,利用微震监测系统可对采空区的异常行为进行实时监测.根据岩石力学理论和三维数值模拟计算,结合我国一些金属矿工程实例研究,提出了地下采空区顶板稳定性的综合安全评判方法.为了确保有复杂地下采空区的金属矿山的安全开采,建议建立对采空区从探测,监控,处理到数字化安全评判的一体化管理体系.

金属矿山采空区群形成过程中围岩扰动规律研究

以石人沟铁矿为工程背景,选取典型矿段,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对该区域内采空区群形成过程中围岩的应力应变的演变规律进行研究。首先,利用相似材料试验,对采空区顶板的应力和位移以及矿柱的应力演变规律进行系统分析。然后,用数值模拟软件,对采空区群形成过程中开采对围岩的扰动范围进行系统研究。研究结果表明,在采空区群形成过程中,围岩应力-应变演变规律与采空区单独开采差异较大,每个采空区的围岩应力应变始终处于动态变化中,尤其是处于群区域中间部位的采空区,该处围岩的应力-应变状态也是最差的。群区域中,由开采对围岩造成的扰动较单独开采时急剧增大,且最终的影响范围并不是单独开采的简单相加,说明在区域内形成一种采空区的"群效应",加剧采空区的危险程度。

基于改进突变级数法的金属矿采空区稳定性评价

为了有效、科学地对金属矿采空区的稳定性进行评价,提出基于改进突变级数法的采空区稳定性分析模型。根据改进突变级数法,对影响采空区稳定的9个因素进行多层次分解,并运用主成分分析法确定各层指标的相对重要性,以获得采空区稳定性评价指标体系。为得到最后的评价结果,对数据进行归一化处理,并结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算。利用搜集的26组地下金属矿采空区数据,对该评价模型进行训练和检验。研究表明,该评价模型既有效地避免了直接使用难于确定的"权重"概念,又客观地确定了各层指标的相对重要性,其判别结果比较符合实际,为金属矿采空区稳定性评价提供了一种新方法。

基于逆向建模技术的金属矿山空区探测与治理研究

金属矿山空区形成因素众多,形状复杂多变,是威胁矿山安全的主要灾害源之一。为合理评估空区现状并提出有效治理措施,首要任务是精确描绘出空区三维形态要素。以三维激光扫描为核心的空区精确探测技术已经比较成熟,可为空区精细化三维建模提供数据基础。传统的正向建模技术建模过程繁琐,效率低下,且对数据质量和人员技术水平要求很高。为了提高空区三维建模效率并降低建模难度,在分析逆向建模技术原理的基础上,总结和分析了金属矿山空区激光点云数据处理及模型重构的技术要点、难点,提出了基于逆向工程的复杂空区三维建模完整工作流程,并将该方法应用于金属矿山典型空区问题分析与加固、爆破等治理方案设计。研究表明:逆向建模方法基于点云信息直接进行曲面重构,进而导出三维实体,避免了正向建模时大量重复的线—面、面—体操作,可实现金属矿山复杂空区的高效率、高精度建模,为空区现状调查、评估、灾害机理分析及治理方案优化提供了技术支撑,具有广阔的应用前景。

金属矿山采空区稳定性研究现状分析

金属矿资源在我国经济发展中占据着非常重要的地位,但随着社会发展需求,矿产资源遭受到了前所未有的高强度开采,当前许多矿区出现了大量的采空区,给周边的居民带来了巨大的隐患,时刻威胁着人民群众的生命和财产安全。因此,对采空区稳定性研究已成为国内外学者研究的热点问题。本文从采空区探测技术、采空区稳定性以及采空区控制等方面进行综合评述,简要概述了采空区稳定性的研究现状,指出目前研究中存在的不足,并分析认为对采空区实现动态实时监控、优化采空区的实际模型、克服高应力作用和岩体本身力学性质变化等将是治理采空区的有效措施。

玲珑矿区多阶段遗留采空区群稳定性分析及治理

为了有效地治理地下遗留采空区,实现建设无尾矿山的目标,对玲珑矿区多阶段遗留采空区群稳定性进行分析与治理。首先采用固定梁理论、简支梁理论和载荷传递交汇线理论分析了采空区顶板稳定性,并根据面积承载理论和矿柱强度公式分析了矿柱稳定性;其次运用FLAC3D软件分析了采空区围岩的应力、位移分布情况,进行稳定性评价;最后根据理论分析和数值模拟结果,将遗留采空区群划分为稳定、较稳定和不稳定三个等级,并根据划分结果在G16采空区、47脉、50脉及47-1脉废弃巷道开展了全尾砂胶结充填试验。研究结果表明:G9、G17和G26采空区处于稳定状态,G1、G2和G3等17个采空区处于较稳定状态,G6、G7和G10等6个采空区处于不稳定状态。胶结充填试验结果显示:充填体固结效果良好,同时实现了选矿尾砂的地下安全处置。在采空区治理过程中,可根据采空区稳定性分析结果设计合理的治理方案。

茂名市油页岩露天矿开采引发的主要生态环境问题研究

广东省茂名市拥有丰富的油页岩资源,油页岩开采却也引发了一系列生态环境问题。通过分析茂名市金塘矿区废弃露天矿的现状,发现土地资源破坏严重;采空区积水具有低pH、少量重金属超标现象;而露天开采油页岩亦破坏了当地地下水平衡,并在一定程度上造成当地地下水偏酸。应采取措施控制和修复油页岩露天矿开采过程对生态环境造成的破坏,做到矿产资源开发与生态环境保护并举。

广西某金属矿山采空区沉陷损毁耕地预测及防治

通过对广西佛子矿业有限公司佛子冲铅锌矿古益矿区采空区地面沉陷地质灾害对地表耕地损毁的预测和研究,阐述了地面沉陷损毁耕地的形式及特征,并提出防治措施,为类似金属矿山采空区地面沉陷地质灾害损毁耕地的预测及防治提供参考。

复杂空区群建模及在圈定矿岩移动范围的应用

以大岭西山菱镁矿为例,基于SURPAC软件平台,综合应用边界轮廓线法和Delaunay三角化方法的复杂地质体建模方法,建立了矿区的数字地表模型和空区群的三维实体模型.并以TCL语言为基础,编制了基于空区底板边界轮廓线、岩石移动角和地表投影标高的矿岩移动范围三维模型自动构建程序,对大岭西山菱镁矿进行了应用,得到了矿岩移动范围的三维实体模型,并将其与数字地表模型进行布尔运算,圈定地表移动范围.

急倾斜厚大金属矿山地下开挖岩移发生机理

文章以金川二矿区的岩体移动为例,对急倾斜厚大金属矿山的岩体移动这一重大工程难题进行了探讨。分析了急倾斜金属矿山开挖引起岩体移动的概化传递模式及其地表岩移显现特征。结合数值模拟及GPS监测分析结果,对厚大急倾斜金属矿山岩移发生机理进行研究。结果表明,急倾斜金属矿的厚度对地表岩移的显现特征具明显的影响。当对厚大矿体进行薄层开采时,较大幅度的岩体移动主要发生在采空区顶、底板,开采引起岩体移动的地表显现特征类似于水平矿体的开采;而当采空区的高度大于整个矿体的厚度时,采空区两侧的岩体位移逐渐增大到占主导地位。岩体移动的地表显现特征开始表现为急倾斜矿体开挖的岩体移动特征。

深井采空区和废旧巷道风流预冷降温研究

冬瓜山铜矿是大型(开采规模300万t/a)千米深高温热害矿井。利用矿井上部采空区及废旧巷道具有低温围岩这一天然冷源,对矿井深部进风流进行地温自然预冷降温,预冷风量达到200 m3/s,入风流温度降低2～3℃。与直接采取矿井空调制冷降温技术相比较,不仅减少了制冷设备投资、运行管理成本,降低了技术风险,而且充分利用了已有通风工程与地温资源,实现了矿井节能环保生产。

采空区探测的瞬变电磁法

金属及非金属地下矿山采空区由于隐蔽性强、整体性差、空间分布不规则、围岩塌陷等原因,其真实赋存情况难以预测。所以对采空区进行调查很有必要。为了探明某矿山采空区的空间分布情况,采用瞬变电磁法对其进行了探测。介绍了瞬变电磁法的工作原理、野外数据采集方法、数据处理方法、探测结果解释与分析方法。经数据处理分析同时结合相关资料取得了有价值的结论,查明了未完全回填密实的采空区的分布范围和埋深,并根据探测结果提出了建议。

基于U-Net深度神经网络的地震数据去噪研究

在能源和矿产资源开采中,大规模采空区塌陷不仅威胁了矿区工人和设备的安全,同时也制约了矿区的经济效益。当前,地震波反射法是探测隐伏采空区的一种常用方法。但在实际探测过程中获取的地震数据往往含有大量随机噪声,这些噪声会为后续数据处理和成像环节带来较大干扰,因此对数据进行随机噪声压制和去除通常是地震数据处理的首要工作。采用改进后的U-Net深度神经网络作为去噪手段,在输入端除了加入一层含有高斯白噪声的地表激发地表接收的多道地震信号外,另一层则添加深度加权信息以充分挖掘深部反射信号。在中间层,通过压缩通道提取数据特征并通过扩展通道还原数据细节信息,构成由含噪数据到去噪数据的非线性映射,最终输出去噪结果。该网络的数据集由随机生成的大量地质模型正演数据组成,在GPU环境下使用Pytorch进行训练,并将最终结果与传统F-X滤波结果进行对比。结果表明:从多人主观打分评价以及基于结构相似性指标和信噪比指标的客观评价结果来看,采用U-Net深度神经网络得到的数据去噪效果明显优于传统F-X滤波结果。