3-D discontinuum numerical modeling of subsidence incorporating ore extraction and backfilling operations in an underground iron mine in China

An underground iron mine in China has been used as a case-study to research the subsidence due to ore extraction and backfilling during open stoping operations. A 3-D discontinuum numerical model was built incorporating geologic complexities including faults and interfaces between different lithologies,and the stoping and backfilling sequence adopted from the mine plans. The stoping was carried out in two vertically stacked horizontal layers, with a total of 16 stopes. Large displacements of up to 50 cm were observed along the roof of the stopes, and a maximum surface subsidence of 22.5 cm was observed.Backfilling was found to eliminate subsequent displacements and subsidence. The extraction of the upper orebody was found to influence displacements in the lower orebody. Finally, a subsidence profile was constructed to show the subsidence at all locations along the length of the surface and region of influence on the surface.

3DMine软件在罗河铁矿测量中的应用

在地下矿山测量中,3DMine软件具有高效处理数据、直观反映采空区或其他井下巷道实际情况、准确提供充填空间体积与质量等优势。通过分析3DMine在罗河地下铁矿的建模过程和模型剖面,进一步判断采空区体积以及超欠挖情况。结果表明,相较于传统测量方式,3DMine软件能更加便捷直观地分析矿山数据,并且各类数据利用率也较高。同时也证明了3DMine矿业软件在矿山生产过程中具备巨大优势,并为地下矿山测量技术的发展提供了有益参考。

大红山铁矿露天——地下联合开采岩移发展规律研究

地下开采产生的地表移动会影响邻近露天采场边坡的稳定性。以大红山铁矿露天—地下联合开采为例,采用微震、地表开裂观测等多种方法进行岩移监测和数据分析,探究了地下开采引起的岩体移动与地表开裂规律。首先,对历史监测数据进行了整理和分析,包括地表塌陷和裂缝的发育情况。其次,针对地下开采过程中的围岩变形特点,开展微震数据分析,获取了岩体损伤破坏信息。同时,结合矿山地质资料,统计数据得出了陷落角的变化范围。结果表明:大红山铁矿露天—地下联合开采,岩体移动发展阶段可划分为:冒落及地表贯通的岩移阶段、陷落区充分发展的岩移阶段、F2断层影响的陷落角非对称发育阶段、废石充填与深部开采下的岩移阶段。西北部陷落角发育范围为75°~81°、东南部陷落角发育范围为65°~82°。研究可为类似地质及工程条件矿山岩移发展规律分析提供一定参考。

铁矿井下主排水远程自动控制系统设计

以铁矿井下主排水远程自动控制系统设计为研究对象,旨在解决传统排水系统存在的人工操作繁琐、效率低下的问题。通过引入远程自动控制技术,设计了1套基于现代通信和控制技术的主排水系统。该系统能够实现远程监测、远程控制和自动化运行,提高了排水系统的安全性和效率。通过实际应用验证,系统设计具有较高的可行性和实用性。

蒙库铁矿地下矿地压微震在线监测技术研究与应用

在884 m、938 m水平环形永久运输巷道安装地压微震在线监测设备设施,可实时掌握地下矿开采过程中因凿岩、爆破等因素造成顶底板岩体变化,及时、准确掌握地下矿地质地压的实时数据,做到预测预警。地压微震在线监测技术的应用保证了井下作业人员的安全,确保矿山安全生产。

铁矿露天开采提前转地下开采的方法研究

以某铁矿项目为研究背景,在分析露天开采提前转地下开采过程中存在的主要问题的基础上,提出具体的开采方法,涉及到露天开采境界、转采开拓系统、工程过渡关系、转采方案、无底柱分段崩落法的具体要点,同时优化开采工艺,改进开采参数。实践表明,通过实施该项目可提前5年结束露天开采,在保障安全的前提下顺利转入地下生产,该开采方法具有可行性,可为类似的煤矿开采提供参考。

小官庄铁矿北区开采扰动的地表及井筒变形规律

针对由于地下开采引起的小官庄铁矿地表及井筒产生较大移动变形的问题,利用FLAC^(3D)程序对小官庄铁矿地下开采进行了数值分析,为现场的采矿方案确定提供指导。根据对-387 m阶段、-450 m阶段矿体开采的数值模拟,北区-450 m阶段矿体的开采必然导致地表及井筒移动变形的继续增大,采用充填采矿法能够限制地表及主、副井井筒移动变形的发展。权衡考虑降低采矿成本和限制地表和井筒变形的需要,提出了小官庄铁矿北区-450 m阶段保安矿柱外150 m范围内的矿体采用充填法过渡开采,其他部分继续采用无底柱分段崩落法开采的方案。

基于云模型的地下铁矿区生态风险模糊综合评价

针对铁矿开采带来的生态环境问题,从固有危险性、现状水平和控制状况三个方面建立地下铁矿区生态风险综合评价指标体系。该指标体系能从宏观上反映矿区生态风险的主要矛盾,利于矿区间进行比较。针对评价过程中的模糊性和随机性,构建了基于云模型的模糊综合评价方法,利用云模型改进模糊评价的评语集和隶属度函数,有效体现了评价过程中模糊性和随机性的统一,同时引入模糊熵概念进一步表征风险评价结果的模糊性和所评矿区生态问题的复杂度。程潮铁矿实证表明,评价结果能较好地反映矿区实际情况。本文所提出的方法为矿区生态风险综合评价提供了一种新的分析框架。

地下铁矿山土地生态安全评价——理论方法与实证检验

为量化地下铁矿山土地生态安全态势,提高矿山土地生态安全管理水平和调控效果,提出地下铁矿山土地生态安全的理论分析框架和定量评价方法,并应用于程潮铁矿进行检验。总结了地下铁矿山生态环境问题的特点,认为干扰地下铁矿山土地生态安全的源动力是矿山生产活动,而矿山资源环境和社会经济背景条件起着基础、制约和控制等作用,并以矿山生产过程为纽带,建立了地下铁矿山土地生态安全因果关联分析模型。基于PSR(压力-状态-响应)模型建立了地下铁矿山土地生态安全评价指标体系和模糊综合评价方法,将矿山土地生态安全划分为极低、低、中等和高4个等级,制定了定量指标的分级标准和定性指标的分级方法。程潮铁矿评价结果表明,建立的地下铁矿山土地生态安全评价指标体系和方法能够客观反映程潮铁矿土地生态安全态势及其主要矛盾。

采场巷道进路断面形状和尺寸参数数值模拟与优化

运用数值模拟、试验采场现场监测对小官庄铁矿上向进路充填采矿方法的断面形状和进路尺寸参数进行了研究。对矩形、半圆拱、三心拱、六边形等4种典型断面进行了应力应变模拟计算,从进路周围塑性区分布、主应力差分布以及位移变形分布3方面进行分析,结合试验采场位移监测数据,认为合理的断面为六边形;针对进路尺寸参数的高度、宽度、长度3个因素对采场的影响,通过最大主应力、最小主应力、竖直方向位移正交数据表的分析,得出最优的参数为进路宽度3.5 m、进路高度3.5 m、进路长度60 m,该参数在现场得到了成功的应用。研究成果对小官庄铁矿的充填采矿方法结构设计提供了理论指导,并对类似矿山具有借鉴意义。

郑家坡铁矿矿井设施腐蚀情况调查分析

对郑家坡铁矿设施和设备的腐蚀情况以及影响腐蚀的大气、水和土壤等环境因素进行了分析,得出井下设施和设备腐蚀严重的主要原因为:使用材料耐蚀性低、环境/介质腐蚀性强和防腐蚀措施不力等。

金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律

金属矿山地下开采引起地表塌陷已经成为一种主要的矿山地质环境问题.地面塌陷受多方面因素影响,各因素相互作用使得金属矿山地表塌陷形成机理复杂.本文以大冶铁矿东露天采场地面塌陷为例,从采场地质环境、矿体特征、采矿方法、崩落角、地面塌陷的形式等方面,综述了地面塌陷的特征,并探讨了地面塌陷的形成规律,该研究为矿山地面塌陷的成因及控制对策研究提供了帮助.

某小型地下铁矿采矿方法选择

采矿方法对矿山生产规模、矿石损失率、贫化率、劳动效率、成本及安全等有很重要的影响。通过对某小型地下铁矿影响采矿方法选择的主要因素分析并对多种采矿方法进行比选,最终选择了矿山最适用的分段采矿法,并论述了分段采矿法的采场布置、采准、切割、回采等工艺,取得了较好的技术经济指标,对其他类似小型地下矿山具有一定的参考价值。

大型铁矿山露天转地下开采过渡方案优化

合理确定大型铁矿山露天转地下开采过渡方案是露天转地下开采矿山关键技术问题之一。以庙沟铁矿为研究对象,首先在系统分析露天开采终了阶段,境界外矿体空间赋存状态的基础上,对不同区域的矿体开采进行方案设计,确定其基建时间节点与逐年产能;然后依据矿山开采现状与计划,结合挂帮矿体开采及覆盖层形成方案,分析矿山露天转地下开采过渡期阶段的时空相关性,提出了4种可行过渡方案;最后以露天转地下平稳过渡为目标,结合现有规范、标准,提出方案优化的评价指标为投资、资源利用可靠系数、产能平稳系数和开采安全系数。采用模糊综合评价理论对可行方案进行优化,确定了庙沟铁矿露天转地下开采过渡方案为:北端帮挂帮矿体采用崩落法、西边帮挂帮矿体采用平硐溜井联合开拓和回填形成覆盖层的过渡方案。

金山店铁矿平行矿体地下开采地表沉降物理模拟预测研究

根据金山店铁矿张福山矿区平行矿体的赋存特点,采用物理相似模拟方法,研究和预测了矿体地下开采过程中地表的沉降和位移规律。研究结论对于矿山安全地安排井下采矿生产、适时地进行地面建(构)筑物的搬迁以及土地的征购等,具有指导意义。

襄汾县恒鑫铁矿矿山地质环境问题及防治对策

襄汾县恒鑫铁矿为地下生产矿井,10余年的开采产生了一系列地质环境问题。在充分收集已有地质资料的基础上,开展水文地质和工程地质调查,查明了恒鑫铁矿现状地质环境问题,预测了采矿活动引发或加剧的地质环境问题,提出了具体的防治措施,以期为地下金属矿矿山生态环境保护和恢复治理工作提供参考。

酸性矿山废水中生物成因次生高铁矿物的形成及环境工程意义

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是一类pH低并含有大量有毒金属元素的废水。AMD及受其影响的环境中次生高铁矿物类型主要包括羟基硫酸高铁矿物(如黄铁矾和施威特曼石等)和一些含水氧化铁矿物(如针铁矿和水铁矿等),而且这些矿物在不同条件下会发生相转变,如施氏矿物向针铁矿或黄铁矾矿物相转化。基于酸性环境中生物成因次生矿物的形成会"自然钝化"或"清除"废水中铁和有毒金属这一现象所获得的启示,提出利用这些矿物作为环境吸附材料去除地下水中砷,不但吸附量大(如施氏矿物对As的吸附可高达120mg/g),而且可直接吸附As(III),还几乎不受地下水中其他元素影响。利用AMD环境中羟基硫酸高铁矿物形成的原理,可将其应用于AMD石灰中和主动处理系统中,构成"强化微生物氧化诱导成矿-石灰中和"的联合主动处理系统,以提高AMD处理效果和降低石灰用量。利用微生物强化氧化与次生矿物晶体不断生长的原理构筑生物渗透性反应墙(PRB)并和石灰石渗透沟渠耦联,形成新型的AMD联合被动处理系统,这将有助于大幅度增加处理系统的寿命和处理效率。此外,文中还探讨了上述生物成因矿物形成在AMD和地下水处理方面应用的优点以及今后需要继续研究的问题。

哈拉沟煤矿矿井水井下处理利用系统研究

为缓解矿区水资源紧缺的状况,利用采空区预沉淀、水射器曝气和相互冲洗过滤装置接触氧化过滤,将哈拉沟煤矿矿井水在井下直接处理后作为井下生产用水。运行实践表明,该处理利用系统适合煤矿井下巷道环境,可有效地去除矿井水中的悬浮物(SS)、铁(Fe2+)和锰(Mn2+)等物质,总进水平均质量浓度分别为323mg/L(SS)、1.21mg/L(Fe2+)、0.28mg/L(Mn2+),总出水平均质量浓度分别为2mg/L(SS)、0.11mg/L(Fe2+)、0.04mg/L(Mn2+),相应平均去除率分别为99.4%、90.9%、85.7%,均达到煤矿井下生产用水水质要求。

南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟

根据南芬铁矿露天转地下开采的工程设计,建立了露天边坡剖面模型,将地下开采对边坡稳定性的影响运用FLAC软件进行数值模拟分析,得出地下开采过程中露天边坡的位移场和应力场以及可能失稳的部位。根据分析研究的结果对矿山的生产提出了一些建议,以期对矿山的安全生产起一定的指导作用。

铁矿床开采井下近矿体帷幕注浆技术及应用

莱新铁矿是岩溶大水矿山,原采用以疏干排水为主、局部堵水的防治水方法,发现无法将矿区地下水位疏干到安全采矿的水平,效果不明显。经论证采用井下近矿体帷幕注浆的防治水方案,通过实施穿脉水平探水钻孔注浆、顶板加密注浆以及群孔注浆技术,并选用合适的注浆技术参数,堵水效果显著。实践表明,井下近矿体帷幕注浆技术可以用于岩溶大水矿山的水害治理,堵水效果好,经济社会效益和环境效益显著。