三山岛金矿海底开采井下沉降特点及影响因素浅析

三山岛金矿新立矿区是我国首例实施海底开采的金属矿山。为了研究新立矿区井下矿体围岩变形破坏特征,以与矿体走向垂直的55号勘探线为监测剖面,通过布设井下四等水准监测系统,对55号勘探线剖面内不同深度开采中段巷道顶板围岩的垂直位移进行了长期监测。分析结果表明:(1)海底不同深度各中段矿体开采引起的变形均表现为对上盘岩体的影响范围大,而对下盘岩体影响范围小,越靠近矿体(或控矿断层F_(1))部位,顶板围岩的下沉量越大;(2)各中段的累积沉降量曲线总体上表现为不对称漏斗形,其中较浅部的-200 m中段与-240 m中段累积沉降量曲线底部较为平缓,呈近似“锅”状,而深部的-320 m、-400 m、-480 m和-600 m中段沉降曲线呈“漏斗”状;(3)新立矿区矿体厚度、开采深度、开采强度、围岩岩性、围岩岩体结构以及充填效果是影响海底倾斜矿体开采围岩变形的因素,其中,矿区内控矿断层F_(1)的存在直接影响围岩变形曲线的形态。

三山岛金矿地面沉降特征及原因分析

地面沉降作为一类缓变型地质灾害,可对人们的生产生活造成重要影响。三山岛金矿自2012年9月在地下采矿影响范围内建立全球定位系统(GPS)并监测地面沉降以来,监测到明显的地面沉降现象。分析结果表明:(1)多年来,研究区内地面沉降范围变化趋势较一致,沉降盆地分布于矿体的上盘区域,沉降盆地的形态由最初的近似圆形发展到后期的椭圆形,并沿矿体上盘方向发展演化;(2)沉降等值线在靠近F_(1)控矿断裂一侧较密集,而在远离F_(1)断裂一侧较稀疏,随着时间的推移,沉降中心区域的累积沉降值越来越大,根据累积沉降曲线斜率的变化情况,可将累积沉降量曲线划分为3个阶段;(3)三山岛金矿地面沉降的采矿影响因素主要有矿体赋存形态、埋深、地应力环境、断层活动和充填采矿方式等,而非采矿影响因素可归纳为人为社会因素,即由于采矿经济发展,建筑物增多,以及抽排地下水等,致使地面沉降现象也会有所加重。

三山岛金矿井下电机车自动驾驶系统设计

电机车是金属矿山矿石运输的主力装备,用于井下运输大巷和地面的长距离运输,智能化和自动化是电机车未来的发展趋势。传统的有人驾驶电机车进行作业时,劳动强度大且存在一定的安全风险。在恶劣工况下如何提高电机车工作效率、降低安全风险,是制约井下生产的瓶颈问题。利用自动控制、高速低延时网络、优化调度等技术,构建了三山岛金矿电机车自动驾驶系统,实现了智能化矿石运输。电机车是矿山智能化的重要装备支撑,可以提高矿石运输效率和作业安全性,具有良好的安全效益和经济效益。

三山岛金矿西岭矿区地质岩芯RQD三维可视化建模方法

采用地质岩芯RQD智能识别方法对三山岛金矿西岭矿区118条地质钻孔岩芯RQD进行识别,得到矿区范围内地质钻孔岩芯RQD数据库;对钻孔岩芯RQD块段长度分析并建立组合样品,统计所有钻孔RQD数据变异性。运用地质统计学方法对钻孔岩芯RQD分析并建立RQD数据半变异函数,得到块金值0.8、基台值0.58、变程80 m的球状模型。采用普通克里金插值法,设置搜索参数对块体模型赋值。块体模型内块体超310万,RQD最小估值为3.7,RQD最大估值99.0,均值45.1,标准差11.5,交叉验证显示原样RQD数值与克里金插值法估值结果相差很小,据此建立西岭矿区RQD块体模型,实现西岭矿区RQD岩体质量分布的三维可视化,用于矿山岩体质量评价,为分析采场及巷道围岩稳定性、合理选择采场及巷道的支护形式及其参数提供基础数据。

三山岛金矿地表微地震系统监测竖井爆破定位方法研究

针对滨海深部地质条件下采动灾害隐患突出现状,开展了滨海深部工程微地震监测研究。在三山岛金矿建立地表微地震监测系统,实现对矿山微地震活动的实时不间断监测。利用地质勘察孔的测井数据建立区域地层波速模型,通过应用预警空间搜索定位法,提前给出各个监测点的预警空间,确定好搜索网格模型。分析了竖井爆破信号的定位结果,预警空间搜索定位法既保证了震源定位精度,又提高了计算效率,特别是随着矿山监测区域的扩大和监测点数量的增加,预警空间搜索定位法准确、高效的特点将会更加突出。研究结果表明,地表微地震系统能够满足矿山监测要求,并能保证监测数据的时效性和可靠性,可以为类似矿山的微地震系统建设提供参考。

山东黄金集团三山岛金矿海底深井绿色智能矿山建设

随着技术的不断发展,矿山生产模式由老旧的单一系统向协同化、集约化等方向发展,井下生产向自动化、智能化乃至无人化发展。智能矿山是将工业物联网、人工智能及大数据等新一代信息技术与矿山开发技术、装备进行深度融合,形成全面自主感知、实时高效互联、自主学习、智能分析决策、动态预测预警和精准协同控制的矿山智能系统,实现矿山生产的全流程智能化运行,最终实现矿山生产的安全提升、减员增效和节能降耗。

山东莱州三山岛金矿床的构造叠加晕模式研究与深部预测

通过对三山岛金矿床地球化学背景、矿床地球化学特征及构造叠加晕特征的研究,建立了三山岛金矿床的构造叠加晕模式,确定了深部盲矿预测标志,并对三山岛金矿深部进行了预测,提出了4个靶位,部分靶位验证见矿,取得了显著的找矿效果。

胶东三山岛金矿床构造-热历史:^(40)Ar/^(39)Ar和裂变径迹年代学制约

胶东金成矿省目前已探明黄金资源储量超过4000t,是世界上最大的花岗岩容矿的单金成矿省之一。三山岛金矿床位于该金成矿省西北部,是产于早白垩世郭家岭型花岗中的世界级金矿床。锆石U-Pb数据表明该矿床内赋矿围岩郭家岭花岗岩侵位于~128Ma,其后郭家岭花岗岩快速冷却并普遍经历了亚固态韧性变形。已有绢云母Rb-Sr数据表明,该矿床大规模金成矿作用和脆性变形发生于约117Ma。本次获取的1件~99Ma白云母^(40)Ar/^(39)Ar年龄揭示了主期成矿后一期微弱的构造-流体活动。4件锆石裂变径迹年龄中相对较老的单颗粒锆石年龄组分90±10Ma说明,该矿床大致于该时间段冷却至锆石裂变径迹封闭温度240±50℃。13件磷灰石裂变径迹年龄分布于69.8±7.2Ma^46.1±4.8Ma之间;8件磷灰石裂变径迹长度集中于13.1±0.2~12.3±0.2μm,并且呈单峰型略带负偏态的分布,说明该矿床大致于70~50Ma单调缓慢冷却通过磷灰石裂变径迹部分退火带125~60℃。最终,该矿床缓慢冷却剥露至现今近地表温度。相对缓慢的成矿后冷却和剥蚀以及新近深部钻探成果说明,三山岛及其周缘金矿床主断裂下盘脆性变形和热液蚀变作用叠加部位成矿潜力巨大,为有利的找矿靶区。

三山岛金矿海底开采采矿方法优化选择

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底开采的硬岩矿山,针对新立矿区复杂开采技术条件,采用模糊综合评判方法进行了采矿方案优化选择,将各采矿方案的评价指标进行量化分析,使采矿方案的评价和选择更加科学、合理、可靠。

三山岛金矿海底开采F_1断裂防突结构可能的破坏形式分析

不同矿山具有不同的突水形式和突水机制,对于完全位于海底之下的三山岛金矿新立海底矿区,其水文地质条件、围岩力学属性、矿体形态及其与断层的相对位置决定了其突水机制不同于其他矿山尤其是煤矿常见的突水机制。新立矿区防突结构可能的破坏形式与矿体顶部第四系黏土隔水层以及F_1断裂带断层泥隔水带紧密相关,顶板隔离层破断突水和F_1的滑动突水是目前可能的突水模式。针对海底矿床开采特有的水文地质结构,在阐明防突结构本质属性的基础上,采用数值模拟手段,分析了不同开采工况下F_1断裂防突结构可能的破坏形式。模拟结果表明,当开采规模不大时,F_1断层滑动范围仅局限在采空区附近,对顶板隔离层部位F_1不会产生影响;但随着海底开采规模的扩大,顶板隔离层部位的F_1最终会产生滑动。

三山岛金矿2000t/d原矿处理能力研究与实践

为了提高黄金产量,三山岛金矿直属选矿车间经过对磨浮作业及配套设施的工艺条件及能力进行试验优化组合,改变传统观念,充分发挥现有设备设施的能力,经过很少的改造和投资,选矿处理能力由原来设计的1 500 t/d提高到2 000 t/d,产生了可观的经济效益,为全年生产任务的完成奠定了坚实的基础。

三山岛金矿选矿改造的可行性研究

介绍了山东黄金集团三山岛金矿为增大规模提高经济效益,对直属选矿车间进行了自行设计安装的扩产改造,实现了日处理矿量由1500t/d提高到3000t/d。以较少投入实现了选矿处理量翻番的目标,确保了黄金产量的圆满完成。

山东三山岛金矿深部低温热水对采矿的影响

三山岛金矿深部热害是亟待解决的问题。F3断裂影响区域内的低温热水对金矿深部热害的贡献不可小觑。本文主要根据矿山深部巷道涌水点长期监测的温度变化特征,分析了矿山地表冷水体和深部热水体的渗流影响范围。在F3断裂带聚热机制下,涌水温度与巷道气温良好的线性关系,很好地表明了深部低温热水对巷道气温的控制作用。这种规律性的认识能够指导矿山下一步的深部开拓设计和热害防治。

多元统计分析在滨海矿区水源识别中的应用——以三山岛金矿为例

海底矿山突水是矿山开采亟待解决的问题,通过对矿山巷道水的研究,能够划分出矿山突水水源类型,进而对突水可能性作出预测。以山东三山岛金矿西山矿区地下水系统为例,对其31个水样的水化学资料进行多元统计分析研究。利用因子分析法对存在相关关系的变量进行空间降维处理,找出能够反映大于90%将研究区地下水划分为典型的2类,然后建立矿区水源的Bayes线性模型,并对其进行验证。通过因子分析法和系统聚类分析法得出,-375 m中段涌水水源划分为2种类型,并得出2种具体的判别函数。结果表明:多元统计方法判别水源具有快速、准确且经济的特点。

山东三山岛金矿床地质特征及找矿预测

三山岛金矿床产于三山岛—仓上断裂带,属胶东地区典型的超大型焦家—玲珑式金矿。随着资源量的不断减少,有必要对该矿进行成矿远景分析和找矿预测,以便更好地指导深部外围地质找矿工作。在综合分析Ⅰ号矿体空间分布特征和矿石品位厚度变化趋势的基础上,结合区域成矿特点,认为Ⅰ号矿体深部延长>2 000 m,矿体在平面、剖面上均以膨胀狭缩、尖灭再现透镜体形式存在,矿化规模与蚀变岩带水平宽度呈正相关,主控矿断裂下盘存在具有工业价值的含金石英脉型矿体。此外,研究显示Ⅰ号矿体中部矿段(28～40线)深部、北部矿段(40～48线)深部及其以北区域存在具有工业价值的矿体,认为三山岛金矿具有相当可观的资源量,找矿前景较好,值得对其深部外围投入大量工作。

三山岛金矿“三下”开采工艺优化与灾害防治

以“三下”开采矿山的工艺技术与灾害防控措施优化为目的,通过数值模拟的方法对三山岛金矿“三下”开采案例进行剖析,采用调查、模拟和监测等方法分析了“三下”矿山矿床的开采技术条件,结合充填法开采的相关参数分析“三下”开采对地表的影响。针对护顶矿柱与开采顺序进行分析,通过对比不同开采顺序方案的效果选取最优顺序方案。结果表明:房柱交替开采方法按隔二采一的开采方案进行开采对于矿山更为安全有效,房柱交替上升式充填采矿法使得矿石损失率由13%降为4%。结合分析结果,针对断层和地表水体等因素制定了严密的开采方案与防控措施,并对矿区地表进行沉降岩移监测,确保“三下”开采的安全和高效。

三山岛金矿智能绿色矿山建设实践

随着矿业的飞速发展,传统的生产管理模式已经无法满足日益增长的生产需求,同时矿山区域生态环境也面临着严重威胁。因此,在利用现代化手段改进矿山管理模式的同时,推进智能矿山与绿色矿山共建成为未来矿业发展的新趋势。针对三山岛金矿生产管理现状,采用"过程控制+安全生产+经营决策+绿色矿山理念"的逻辑架构,形成适用于黄金矿山生产与经营实际的智能绿色矿山建设体系;并论述了智能绿色矿山的建设内容,包括物联网平台的搭建、地质资源可视化、生产过程控制与能源监测、安全生产集成系统建设及综合信息服务协同与应用等。三山岛金矿智能绿色矿山的建设增强了矿产资源的高效开发与利用,促进了节能减排,减少了风险隐患与环境破坏,打破了矿山传统的管理理念,对业务流程进行了全方位优化,其建设经验可为其他矿山的智能绿色矿山建设提供经验和策略参考。

三山岛金矿新立矿区西南翼破碎岩体稳定性控制数值模拟研究

三山岛金矿新立矿区属破碎带蚀变岩型特大型金矿床,区内构造主要为断裂构造。通过现场工程地质调查发现,现有支护条件下,巷道围岩会产生楔形体冒落、层状节理复合破坏和沿软弱夹层(断裂带)塌落破坏三种破坏模式;确定巷道变形破坏的主要影响因素为围岩成分及其结构构造、地下水、地压显现类型和巷道周边采掘震动。基于上述研究结果确定采用锚网喷支护方法对研究区域岩体进行支护,并给出支护方案A和B;选取-240m一中段进行建模,应用FLAC3D数值模拟软件分析无支护、支护方案A和支护方案B三种条件下围岩应力、位移和塑性区分布特征,发现支护方案A和B均能够有效控制围岩变形破坏,但方案A较方案B成本低,即方案A为合理支护方案,可用于现场工程实践。

基于“矿石流”的三山岛金矿大数据综合管控平台研发

针对矿山综合管控平台建设中存在的数据孤岛、系统封闭以及信息难以融合的问题,提出了基于数据驱动面向“矿石流”的矿山大数据融合技术。根据“矿石流”数据来源、数据集成及数据分析等需求,开展了数据采集、存储与标准化管理技术、多源数据整合技术、“矿石流”全流程关联技术等矿山大数据系统关键技术研究。以三山岛金矿大数据管控平台开发为例,详细分析了矿山“矿石流”的全流程场景,结合矿山现有的业务流程,采用华为大数据平台对资源储量、采矿、出矿、运输提升、地表运输及选矿等各工艺环节数据进行关联,建立了基于“矿石流”的矿山大数据综合管控系统的工业平台,实现了在统一平台上对矿山全流程的统一优化指挥调度与全流程管控分析,提高了矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平与综合实力,促进了矿山的协同作业与规范管理,为智能矿山建设提供了参考。

化学注浆技术在三山岛金矿的研究与应用

三山岛金矿直属矿区属海底及滨海地下开采矿山,为基岩裂隙充水矿床,水文地质条件复杂。矿区巷道涌水量大,有腐蚀性,且作业环境温度高、湿度大。近年来,通过开展化学注浆设备选型和注浆施工技术试验研究,采用ZBQS气动双液注浆泵,灌注HK9101材料等措施,成功治理高温、高湿、高卤和大流量的巷道涌水,取得了较好的经济效益,对深部巷道开拓涌水治理具有一定的研究和推广价值。