Construction of reasonable pillar group for undersea mining in metal mine

In order to achieve the safe mining in Sanshandao Gold Mine,five schemes of secure pillar group are designed.Using the method of the renormalization group,the failure mechanism of the pillar group is explored,and the safety factor of the pillar system is also obtained.The displacement characteristics,stress-strain laws,distribution of plastic zone and damage range of different pillar group are analyzed using numerical calculation software FLAC3D.To determine a reasonable pillar group scheme,the pillar stability and roof deformation are utilized to evaluate the safety of the pillar group.In addition,the theory of fuzzy comprehensive evaluation is adopted to verify the optimal scheme.The pillar group with the lowest roof deformation value is chosen as the optimal plan,which renders a factor of safety of 2.06 for the pillar group.According to this scheme,pillars with the width of 10 m are set along the strike of undersea deposit with the interval of 50 m.Rib pillars of 15 m in width are set at the location of the exploration line of 127,151 and 167.The analysis can be used to provide guidance for optimal design of pillar structures in undersea mining.

基于离散元-机器学习的铝土矿矿柱强度预测方法

矿柱极限承载能力与矿柱尺寸参数密切相关,科学地预测矿柱强度是空场法安全高效开采铝土矿的关键。为了准确高效地预测矿柱强度,融合运用离散元方法(DEM)的模型参数化、样本数据强扩展性与机器学习(ML)方法的数据驱动优势,选取矿柱尺寸参数(长、宽、高)作为影响因子,开发了Grasshopper参数化建模电池组,实现了等块体密度的矿柱黏合块体模型(BBM)的参数化构建,结合矿体节理分布特征实测结果,利用3DEC程序构建了300组黏合块体-离散裂隙网络(BBM-DFN)矿柱离散元数值模型,开展了矿柱承载特性试验,监测并建立了机器学习数据集,且验证了此数据集的可靠性;分别以支持向量机(SVM)、BP神经网络、随机森林(RF)、高斯过程回归(GPR)4种算法构建了矿柱强度预测模型,根据回归类模型评价指标(判定系数R2、可解释方差E_(EVS)、平均绝对误差E_(MAE)、均方误差E_(MSE))开展了最优模型的评选,结合改进的量子粒子群智能优化算法(IQPSO)进一步优化模型,利用该模型建立了矿柱影响因子与强度之间的非线性映射关系。研究表明:由矿柱强度参数化模拟结果可知,随着矿柱宽高比增加强度显著提升,长宽比对强度影响幅度相对较小,当矿柱高度和横截面积相同时,不同截面矿柱承载能力依次为:正方形>长方形;当矿柱宽高比大于1时,方形截面矿柱强度影响因子敏感性主次顺序为:矿柱宽(长)度>矿柱高度;根据机器学习算法指标综合评价,SVM模型是矿柱强度预测的最佳模型(R^(2)=0.953、E_(EVS)=0.953、E_(MAE)=0.608、E_(MSE)=0.551),结合IQPSO算法优化后模型预测性能得到了进一步提升(R2=0.985、E_(EVS)=0.986、E_(MAE)=0.373、E_(MSE)=0.239);将IQPSO-SVM矿柱强度预测值与3种经典硬岩矿柱强度公式计算结果进行了讨论分析,得出了Hedley公式针对铝土矿强度计算不适用,Krau-land公式适用于宽高比小于4时,Esterhuizen公式可通过调整不连续因子(F)进行较为准确的强度计算。研究成果为硬岩矿柱强度的预测提供了一种解决方案,拓宽了矿柱(群)稳定性评价的思路。

煤柱群回采沿空掘巷护巷煤柱尺寸研究

以赵庄煤矿五盘区煤柱回收工作面为研究背景,通过理论计算得到了沿空掘巷煤柱的留设尺寸应不小于4.1 m,并采用数值模拟对掘巷及回采期间不同宽度煤柱的围岩应力及塑性区进行了分析,数值模拟方案设计了4 m、5 m、6 m、17 m、18 m、19 m、20 m及25 m共8种煤柱尺寸留设方案,最终确定了煤柱的最优合理尺寸为19 m。现场矿压监测结果表明,留设宽度为19 m的护巷煤柱且进行合理支护后,沿空巷道围岩稳定性得以提高,可以满足工作面安全生产要求,实现五盘区残余煤柱的安全高效回收。

近距离下层煤开采区段煤柱合理错距研究

为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了研究的科学合理性。研究表明,煤柱群应力扰动范围可分为3个区,分别为应力集中区、应力扰动区、应力叠加区,应力分布范围受煤柱应力传递角、层间距和上煤柱留设宽度影响,且与层间距成线性关系,与煤柱应力传递角成三角函数关系,层间距对煤柱合理错距长度的影响最大。由数值模拟和理论计算得到,区段煤柱的合理错距长度为40 m,同时采用YHY30本安型钻孔应力计对现场展开监测,监测数据与理论分析结果接近,验证了研究的准确性。

近距离煤层群协同机理对下位煤层巷道围岩应力研究

针对山西西易煤矿近距离4-1煤层、4^(-2)煤层,上位4-1煤层遗留煤柱对底板应力集中问题,讨论下位4^(-2)煤层巷道布置特征。通过塑性理论计算得出遗留煤柱对底板影响深度为25 m,大于上、下煤层夹层厚度,并计算得出遗留煤柱对底板横向影响范围为33.9~39.9 m。基于FLAC3D数值模拟分析下位4^(-2)煤层三种巷道位置布置方案,得出巷道布置在采空区最有利。综合分析遗留煤柱应力影响范围和数值模拟方案,得出下位4^(-2)煤层巷道外错40 m最为合理,且利于相邻工作面巷道布置。同时,提出采用“工字钢棚+锚杆+金属网”联合支护形式,在掘进和回采期间巷道稳定性较好,能保证正常矿井生产。

突出煤层群上保护层煤柱留设合理宽度研究

上保护层开采是突出煤层群矿井防治下伏煤岩体煤与瓦斯突出的有效技术措施之一。为了研究确定上保护层工作面煤柱留设的合理宽度,基于陕北某矿井21采区的下3薄煤层上保护层为工程背景,以保护层所留设煤柱的自身稳定性及对下伏煤岩的卸压增透效果为研究基础,通过理论分析和数值模拟相结合的研究方法,综合考虑矿井安全生产及经济效益方面因素,优化确定下3薄煤层保护层留设煤柱的合理宽度为15~20 m。

张家峁矿近水体煤层群隔水煤柱合理宽度确定

针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4^(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不同作用机理,将4^(-2)煤层隔水煤柱划分为矿压影响区和有效隔水区,分别构建了矿压影响区和有效隔水区的煤柱受力分析计算模型,推导了4^(-2)煤层矿压影响区和有效隔水区的理论宽度计算公式。在此基础上,考虑煤层开采边界角与水体下伏不同煤层矿压影响区宽度的关系,提出了“上覆煤柱宽度+矿压影响区”的水体下伏煤层群隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:4^(-2)煤层工作面初次来压步距为45~56 m,周期来压步距为13.8~14.9 m,上覆岩层冒落带高度为12~13 m;地表最大下沉量为2.0~2.2 m,下沉系数为0.571~0.629,4^(-2)、4^(-3)、4^(-4)和5^(-2)煤层隔水煤柱的合理宽度分别为25,39,51和87 m。现场实测隔水效果验证了近水体煤柱理论留设宽度的合理性及其工程适用性,为张家峁近水体煤层群安全高效开采提供了技术保障。

基于RG-BN理论的破碎盘区矿柱群稳定性分析

为了准确获取矿柱群稳定性情况,通过分析矿柱群失稳机理,基于重整化群理论和贝叶斯网络建立矿柱群稳定性分析模型。以铜坑矿92号矿体矿柱群为研究对象,运用多项逻辑回归模型推导单个矿柱的失稳概率计算公式,将单个矿柱失稳概率输入贝叶斯网络得到矿柱群失稳概率。通过与二维重整化群模型得到的矿柱群临界失稳概率进行比对来分析矿柱群稳定性情况。研究结果表明:该方法能得到较为准确的矿柱群失稳概率,且通过贝叶斯网络概率反演,对矿柱进行敏感性分析可以获得矿柱群最安全回采顺序。

华胜煤矿房柱群下巷道非对称变形破坏机理及控制技术

在近距离煤层开采中,下煤层巷道的稳定性对于整个矿井的安全生产至关重要。因此,本文以兼并重组矿井华胜煤矿为工程案例,基于上煤层巷道房柱群采空区底板应力分布规律,研究了下煤层巷道的变形破坏机理及控制技术。首先,详细分析了华胜煤矿下煤层巷道的地质概况、围岩力学参数和原有支护方案,并基于现场钻孔窥视结果得到了下煤层巷道顶板房柱的具体位置,分析了下煤层巷道的非对称变形机理。然后,运用半无限平面理论计算得到了上煤层巷道房柱群采空区底板的应力分布规律。结果表明,上煤层中房柱群的不对称分布导致下煤层巷道顶板应力分布不均匀,从而引发了下煤层巷道的非对称变形,且越靠近上煤层房柱群中的煤柱,变形越大。基于此,进一步通过数值分析和现场应用对下煤层巷道位置及支护方案进行了优化和验证。华胜煤矿下煤层巷道在优化后的巷道位置及支护方案控制下整体并未出现非对称大变形。本研究结果对类似工程地质条件的下煤层巷道支护方案设计具有指导意义。

端帮采场支撑煤柱峰值应力及塑性区宽度确定方法

为了保证边坡安全的同时回收更多的露天矿边帮压煤,首先采用离散元仿真软件模拟再现端帮煤开采全过程,监测并分析采硐群支撑煤柱受力和变形特征;然后构建不同采硐深度下的3种支撑煤柱竖向荷载分布模型,建立端帮采场采硐与围岩力学分析模型。结果表明:沿采硐延深方向,支撑煤柱竖向受力与变形呈现出典型的分段特征;自采硐口向内,随着采硐深度的增加,竖向应力首先呈线性增大,达到峰值后,在采硐末端前、后约3倍采硐宽度范围内骤然减小至坡体初始应力并保持不变;基于采硐施工前、后采场上覆岩体竖向应力恒定原理,得到不同采硐深度下的煤柱峰值应力确定方法;基于极限平衡理论和Mohr-Coulomb强度准则,推导出峰值应力作用下的煤柱单侧塑性区最大宽度估算公式。

从古滇国蟠蛇立虎祭祀柱看中华文明的历史延续性

学界对古滇国蟠蛇立虎祭祀柱及相关祭祀仪式的解释,主要有3种假说:祭图腾说、报祭说和祭水神说。在文明延续性的历史语境中考察该祭祀柱的柱体、虎图像和蛇图像这3种符号的文明基因链,可提出一种新的推测:古滇国蟠蛇立虎祭祀柱可能与古西羌族及其后裔的通天信仰、虎崇拜、蛇崇拜密切相关。古西羌族及其后裔的文明基因在不同历史时期呈现出不同的象征意涵,但关键符号却展现出显著的历史延续性。古滇国蟠蛇立虎祭祀柱相关符号的历史延续性,是中华文明历史延续性的一个侧面。中华文明历史延续性的研究,通常需要综合考古资料以及多民族的文献资料、田野调查资料,展开互释。

煤层群错位工作面煤柱应力集中区巷道围岩控制技术研究

为获取煤层群错位布置工作面煤柱应力集中区巷道发生大变形的机制,采用数值计算及现场实测的方法对巷道围岩受力特征及破坏规律进行了研究。研究结果表明,煤层群上组煤层煤柱集中应力与下组煤层31112工作面回采后的侧向支承压力叠加导致巷道受力大幅增加,原有支护强度不足导致巷道发生大变形;分析了叠加应力大幅增加的主要原因是错位工作面上组煤层传递的集中应力来源于采区边界煤柱,而边界煤柱向下传导应力影响范围较区段间煤柱大,且衰减慢,同时侧向支承压力叠加下加剧了巷道围岩受力的不平衡性,巷道围岩在邻近采空区的副帮侧及副帮顶板破坏范围较大,造成了巷道的局部失稳进而形成大变形。依据实测的破坏范围对原有支护方案进行修正,设计了补强支护方案,现场实测表明补强支护后巷道变形显著减小。

极近距离煤层群多工作面协调开采规划研究

针对西部矿井浅埋煤层群多工作面协调开采难题,以山西河曲沙坪煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟的研究方法,对于二盘区内多煤层工作面开采的时序和空间布局进行了分析和优化,有效指导了二盘区内的工作面布置和接续。结果表明:通过数值模拟分析实现了不同开采方案的采动响应定量化分析,重复采动的覆岩结构决定着侧向采动影响角;13104工作面需在9201和9202工作面开采后接续,对10201无明显影响;协调开采时为保障综放工作面顺序接替,需采用切顶卸压沿空掘巷技术。

基于重整化群理论的采空区煤柱群临界失稳概率研究

为对房柱式采空区煤柱群安全稳定性进行客观评价,以概率分析为手段结合重整化群理论,深入研究了煤柱个体与相邻煤柱之间的荷载传递规律及煤柱群-顶板系统临界稳定性。得出结论：重整化群理论可适用于采空区煤柱群稳定性分析,确定煤柱群临界概率范围为0.147≤p＊≤0.333;煤柱失稳荷载传递过程中的损失程度可用荷载传递系数α衡量,临界破坏概率p＊随着荷载传递系数α的增加而递减;针对不同工况,需通过试验或现场实测获得传递系数α,才能准确的确定煤柱临界概率p＊。

煤柱群下重复开采覆岩与地表沉陷数值模拟实验

为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重复开采)覆岩与地表沉陷数值模拟实验。结果表明:仅开采侏罗纪煤层时,覆岩与地表不会发生明显沉陷;在煤柱群下重复开釆时,覆岩破坏形成“四带”发育特征,即由下往上依次为垮落带、断裂带、弯曲带和切冒带;研究区地表下沉系数小、下沉盆地范围较大以及地表沉陷容易形成非连续移动变形。

铜坑矿92#矿柱群Ⅱ采区大规模高效回采技术研究

由于历史的原因,在铜坑矿三大矿体重叠的区域出现了一些四面环绕冒落体的盘区采场,此类采场开采技术难度大,存在诸多安全隐患。以92#矿柱群Ⅱ采区作为试验采场,通过充分利用已有工程,并结合四周采空区冒落情况合理布置新工程,运用诱导式崩落法实现了Ⅱ采区的大规模高效安全回采,并及时消除了地压活动,为铜坑矿其他类似开采技术条件的采场提供了参考。

浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治

针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破坏次序及柱群动态失稳演化规律。提出通过柱采区注浆充填强化底板煤柱承载能力的方法来进行中层遗煤资源的回收,并据此给出了确保元宝湾煤矿6107工作面中部遗煤蹬空安全复采的底板柱采区临界充填高度。结果表明:若底板9号煤层柱式采空区不充填,层间岩层的非均匀下沉将使柱采区煤柱产生偏心压缩,导致关键柱及其剥落体出现旋转下沉的现象;当柱采区关键柱破坏失稳后,覆岩载荷呈现出双向传递的特点,整个煤柱群表现为以关键柱为中心,双向多米诺骨牌式的链式失稳特征,而三维空间中则呈现出以关键柱为圆心的外向辐射波状失稳扩展特征,柱采区关键柱的破坏失稳将诱发底板煤柱群整体失稳,导致6107工作面蹬空开采区域采掘设备及工作人员、超前煤岩体大面积塌陷等动力灾害。数值模拟及物理相似模拟结果表明,确定6107工作面蹬空段安全复采的底板柱采区临界充填高度为6 m,即充填不接顶高度为2 m,这一结论亦得到了实测结果的证实。在此基础上,针对充填效果较差且充填高度未达6 m的局部区域,进一步提出了底板空洞二次充填和加固处理方法,确保了蹬空段中层遗煤资源的安全复采。

特大事故隐患区矿柱群回采技术研究

由于存在火区与空区隐患,铜坑矿细脉带矿体开采区,被认定为广西特大事故隐患区。隐患区内遗留的大量矿柱群,回采条件极其困难。本文分析了该矿柱群开采技术特点,针对性地采用高效率的集束孔阶段强制崩落技术,同时采取了柔性阻波墙、均匀放矿、地表覆盖等系统的安全控制措施,解决了复杂隐患区矿柱群回采技术难题,达到了根治火区隐患的目的。

高应力条件下矿柱群安全开采技术研究

大规模矿柱群开采和采空区处理,涉及应力状态分析、合理顺序崩落控制、贫化损失控制、必要的效率及低成本等问题,一直是采矿界的一大难题。课题结合华锡集团铜坑矿高应力条件下矿柱群开采实践,开展了矿山地压活动与规律的分析模拟,基于大量开采的不同类型矿柱回采技术方案设计,应用束状大直径深孔爆破技术,实施一次爆破总装药量32.1 t的矿柱回采爆破工程,实现铜坑矿92#矿体矿柱群的安全高效开采。

对旅游业的再认识——兼与张涛先生商榷

由于旅游业的特殊性 ,关于其内部构成问题至今没有形成统一认识。本文认为 ,旅游业“支柱说”只是对旅游业的一种短期的、近视的、静态的认识 ,不具有普遍意义 ,不能全面反映旅游业的本质 ,不适合“大旅游”发展趋势。从旅游者需求角度和旅游业发展的实际情况看 ,旅游业是依托旅游吸引物、为旅游者提供综合旅游产品与服务的产业集群。