近距离冲击地压煤层开采遗留煤柱与断层复合影响下冲击危险性研究

我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题。近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险。当遗留煤柱下发育断层时,该遗留煤柱导致的应力集中区与断层围岩附近的应力异常区产生的复合作用对工作面开采产生巨大影响。本文以陕西彬长大佛寺煤矿40201工作面为研究对象,理论分析了上煤层遗留煤柱和断层复合作用对下部冲击地压煤层开采时冲击危险性的影响,采用地震波层析成像技术和微震监测技术,分别探明了遗留煤柱和断层复合作用下工作面围岩静载荷、动载荷分布规律。研究结果表明:煤层中的断层破碎带在上覆遗留煤柱作用下产生的静载荷集中区域会向断层两盘远处转移,使得断层更易发生滑移失稳;在遗留煤柱和断层的复合作用下,工作面“见方”区域来压早于理论预测结果,且来压强度增大;工作面动载显现以遗留煤柱下区域为主,遗留煤柱的存在增大了工作面超前支承压力的影响范围。本文研究可对类似条件下的冲击地压煤层开采提供一些借鉴。

近距离煤层下行跨煤柱开采巷道的合理布局

为了探究遗留区段煤柱对下伏回采巷道布局的影响,以煤峪口矿为工程背景,通过最大主应力集中系数判别底板应力增高区,采用理论解析、编程计算、数值模拟的方法,研究了不同开采阶段底板应力增高区的演化特征.结果表明:区段煤柱宽度、埋深、煤柱边缘至峰值区的距离及其垂直应力峰值控制着应力增高区的发育,采空区应力恢复特征对应力增高区的影响可以忽略;对比各模拟方案中煤柱-巷道错距与应力增高区对下煤层的影响范围峰值,并结合采空区应力逐渐恢复及工作面矿压显现的区域化特征,认为煤柱-巷道错距10~15 m为优选区间.选择12 m错距进行工业试验,取得了良好效果.

煤柱诱发冲击地压的微震事件分布特征与力学机理

通过建立下保护层中残留孤岛煤柱的结构力学模型,应用力学原理分析了残留煤柱及被保护层煤体中的应力状态,得到煤柱诱发冲击地压具有2种机理:①在煤柱外围的强剪切区内岩层受剪断裂诱发冲击地压;②煤体本身破裂所致.这一过程在煤柱区附近表现为微震事件在煤柱区前方50 m开始"停滞"不前,应力出现分区性.研究了煤柱失稳破裂过程中微震事件能量统计曲线与失稳破裂过程的对应关系,得到了煤柱的失稳破裂是由微破裂到局部失稳、由渐变到突变的过程.现场采用深孔爆破和大孔径钻孔对煤柱进行卸压后,微震事件沿工作面倾向方向的分布呈均匀形态,且能量较小,证明了卸压效果十分明显.

三山岛金矿软破介质下残柱开采的稳定性分析

为确保三山岛金矿顶底残柱安全高效回采,采用理论力学与数值模拟对散体下顶底残柱开采过程进行了稳定性分析。建立了理论力学模型,应用修正普氏拱理论计算了进路顶部荷载,采用数学力学解析法对不同规格的进路在开挖过程中的承载层进行了内力分析,得出了进路开采半宽和承载层厚度之间的拟合函数,进而得出了不同跨度进路顶板需预留原岩的最小安全厚度。应用ABAQUS软件对不同规格进路的开挖过程进行了塑性变形和顶板应力分析,得出了进路的合适采高及预留原岩的安全厚度,以及不同跨度的进路顶板冒落规模,从而得到采场进路宽和高分别为1.5 m和1.6 m。将理论力学分析和数值模拟分析的结果应用于三山岛金矿残柱的开采中,并对采场沿脉巷道进行位移监测,能确保试验采场安全生产。

红透山铜矿“残采”顶底柱回收应用与研究

红透山铜矿“残采”顶底柱回收技术应用与研究介绍,并对其在矿山应用效果进行分析评价。同时,针对“2 m矿皮”的回收进行细仔剖析、效益对比,提出人工构筑假底隔离层技术方案。全面介绍方案的施工、用料量、成本计算。并通过实例证明其应用的可行性。

小上山、短上水平残矿回采实践

矿产资源有限,最大限度地回收矿产资源是矿山开采技术研究的重要课题。以大栗子矿业公司东风矿井下160 m中段661采场、662采场间柱回采为例,介绍了东风矿160 m中段老区采场间柱的回采方法:采用浅孔凿岩落矿,利用老区渣源小区域充填,以小上山、短上水平开采工艺回采间柱矿石,回采率达到82%,取得了很好效果,为金属矿山残矿回采提供了新思路。

深部非爆卸荷帷幕的等效力学作用研究

深部非爆卸荷帷幕是对深部高应力高风险残留矿柱实现解危的重要方式,但仍然存在起效机制及力学作用不清晰等问题。通过理论分析优选帷幕排孔内部孔间距离,并采用数值模拟方法,建立非爆卸荷帷幕和对应的爆破切缝帷幕模型,通过非爆卸荷帷幕和爆破切缝帷幕应力场和碎裂不稳定区对比分析,探索深部非爆卸荷帷幕的等效力学作用。研究结果表明:非爆卸荷帷幕应力场和高应力碎裂不稳定的区分布与爆破切缝帷幕都具有高度的一致性,在力学上具有明显的等效作用。研究结果能够为类似条件下岩爆严重采场的解危提供理论支撑。

拉么锌矿六里沟矿段残矿回采技术研究与实践

拉么锌矿六里沟矿段经过50余年的开采,主要矿体已经采完。一些零星小矿体和分布在原老采场边角矿体的矿石总量约为52.56万t,开采这部分矿体对延长矿山服务年限、提高经济效益和充分回收矿产资源都有较大意义。该矿采用浅孔房柱法回采残矿,取得了较好的技术经济指标。

盘古山钨矿地压现状分析及控制对策探讨

盘古山钨矿地压问题在我国脉钨矿山中具有典型的代表性。该矿20世纪90年代中后期开始,随着开采深度的加大和矿山资源消耗较快,为弥补资源不足和生产能力的下降,开始进行矿柱和残留矿体的回收,加上充填欠帐,由此引发系列地压问题。文章通过对盘古山钨矿地压现状调查、分析,提出了矿山地压控制措施。

“人造矿柱”在点柱式充填法中的应用

矿山企业随着资源储量的不断消耗,逐渐步入残矿回收阶段,而残矿回收面临着许多不确定因素,给回收工作增加了一定困难。如果在开采过程中尽量减少残留矿量,那么也就缩短了残矿回收时间,进而降低了回收期的风险。本文针对充填法采场中的预留点柱,讨论采用混凝土人造矿柱替换回收原设计矿柱,取得了一些成果。

复杂采空区下残留磷矿层的回收

为有效回收荆门市某磷矿Ph1下矿层底部残留的泥质条带状青矿层,针对矿层较薄、产状较缓、赋存不稳定、上覆空区分布复杂、回采难度大、矿石附加值低等特点,探索采用小矿房、密矿柱、底盘机械出矿、盘区框架矿柱隔离的方式开采,实际采矿回收率达50%以上,项目完成将可回收271.8万t的遗弃磷矿资源。实践表明,该采矿方法达到了低耗、安全、高效回收遗留残矿的目的,经济效益显著。