白象山铁矿疏堵避一体化防治水技术研究

随着白象山铁矿西部厚大矿体大规模开采扰动,矿区水文地质结构发生时空演变,青山河水将成为主要充水水源,并且通过岩移错动裂隙、大规模导水构造倒灌矿坑,对矿山及周边地质环境造成毁灭性灾害。本文通过对矿山不同水害因素特征及导水通道开展精细化、透明化勘探研究,结合前期防治水研究成果,制定了符合矿山实际需求的疏堵避一体化安全可靠防治水技术方案,解决了矿山,尤其是西部厚大矿体开采引发的一系列关键安全问题和技术难题,实现了矿山资源绿色开发利用的目标。

金属矿山软弱围岩冒落突水治理技术研究

某露天转地下金属矿山平巷开拓揭露蚀变闪长岩时发生冒落突水淹没风井,突水水量约为600m3/h。为尽快地恢复风井建设,通过对突水水源与机理进行研究分析,指出了疏干强排方案存在较大的安全隐患,提出了一种比地面定向注浆方案更适合的井下工作面治理方案。方案拟在突水点另一侧30~50m位置处,施工两个水平钻孔,构筑一道水泥双液浆挡水墙,然后施工3~5个外偏角为5°的钻孔对突水点进行封堵。结果表明,井下工作面治理方案施工条件安全可靠,堵水效果良好、治理成本低、治理工期短,在金属矿山领域具有较好的推广价值。

某钨矿露地联采关键地压灾害监测预警研究

某钨矿形成了露地联采的开采局面,面临着井下群采空区与隔离间柱稳定性、露采边坡稳定性、露地相互影响等关键地压灾害问题。设计建设了最先进的66通道微震监测系统、测量机器人与边坡雷达等地压监测预警系统。文章详细介绍了一次典型的岩体失稳垮塌的成功预警案例。上述综合性的地压监测手段将为矿山安全生产提供重要的技术支撑。

金属非金属地下矿山外包工程安全责任落实与考核机制研究

针对金属非金属地下矿山采掘外包工程安全管理影响因素多、主体责任不清、安全生产绩效考核难落实等现状,通过分析金属非金属地下矿山外包工程安全管理的发展形势,以及优化外包工程安全管理的必要性,针对金属非金属地下矿山外包工程所面临的安全责任与主要风险,对入场阶段6个主要项目、工程进行阶段8个项目进行了安全风险评估,提出了安全管理模式下工程项目的风险防控与安全责任落实要求,并在此基础上,基于通用安全管理、生产运行监督、绩效产出3个类别建立11项一级指标、34项二级指标的外包工程安全生产绩效考核体系。对金属非金属地下矿山控制和防范外包工程安全风险,优化外包工程安全生产绩效考核具有重要意义。

湖南某白钨矿常温浮选工艺研究与应用

某白钨矿山企业为解决采用加温浮选生产工艺存在的环保压力大、生产成本高等问题,进行了白钨常温浮选小型试验和工业试验。小型试验在原矿WO3品位0.38%的条件下,获得了精矿WO3品位46.57%、回收率88.78%的浮选指标。工业试验在原矿WO3品位0.265%的条件下,获得了精矿WO3品位44.32%、回收率86.88%的生产指标。对常温浮选在成本方面的优势及工业试验存在的问题和应对措施进行了分析。

金属非金属地下矿山动火作业安全风险管控研究

针对金属非金属地下矿山动火作业违规操作危害性大、作业审批流程划分不清晰、动火作业审批表形同虚设、管控措施难以落实等现状,通过分析金属非金属地下矿山动火作业过程中的安全风险及常见问题隐患,提出优化动火作业流程及措施安全管理的必要性。在此基础上,从构建动火作业管理工作流程、明确作业分级、编制适用于金属非金属地下矿山动火作业审批表等方面提出了动火作业安全风险管控措施,对金属非金属地下矿山控制和防范动火作业安全风险具有重要意义。

金属矿山水害监测预警研究现状与展望

为提高矿山水害的防控与监管水平,促进金属矿山水害监测预警技术的发展与推广应用,首先从突水水源、突水通道和突水强度3个方面分析了金属矿山水害的形成因素,指出需要监测水害形成因素相关的指标,有利于形成有效的水害监测预警;然后从水害监测指标、监测预警模型与系统3个方面总结了近十几年来金属矿山水害监测预警研究的现状,指出了目前现有金属矿山水害监测预警方面存在监测指标较简单,监测预警模型等理论研究较少,部分监测系统也不具备对矿山突水危险预警的实际功能等问题;最后结合已有水害监测预警研究应用成果,从水害机理深入研究、监测预警模型、监测方法与设备等方向进行了展望。

非煤矿山河道防渗治理措施应用研究

山西紫金矿业有限公司斑岩型金矿床上方存在一条常年性河流(义兴寨河),河流水入渗补给矿山井下的总水量为3397 m^(3)/d。从地形地貌、气象水文、工程量、生态环境及工程效果5个方面进行综合分析,最终确定原河道防渗为最佳治理方案。针对斑岩型金矿床上方义兴寨河点状集中渗漏的特征,基于可靠、经济的原则,设计出具体的防渗工程施工工艺和质量控制措施,通过工程实践使河道防渗堵水率达57.1%,矿山每年节省排水费约200万元,充分验证了该治理方案的有效性和可靠性,可为同类工程提供参考。

基建矿山超前截流疏干技术应用

姑山矿露天转地下矿山基建开拓工程揭露围岩存在矿岩接触带裂隙发育、富水性强等特点,探水孔单孔涌水量最大达300 m^(3)/h,工作面注浆堵水难度大、费用高,严重制约了矿山的基建进度,而且极易引发突水事故。为缓解矿山防治水压力,开展超前截流疏干技术应用研究,通过布置超前截流疏干孔,对拟开拓工程进行疏干降压,一方面大幅降低了工作面注浆难度和突水风险;另一方面在矿山基建期实现了矿区地下水逐步下降,为后期疏干采矿提供了真实的水文参数依据以及缩短了采矿疏干工期。较传统疏干技术而言,既缓解了基建开拓工程的水患压力,又降低了矿山整体建设工期,在同类水文地质条件矿山中具有借鉴价值。

某铜矿新型胶凝材料充填试验研究

针对某铜矿分级尾砂和铜冠新型胶凝材料开展充填试验,验证铜冠新型胶凝材料与现有充填系统的匹配性。制定合理的采场充填方案并进行工业试验,推进铜冠新型胶凝材料的现场应用,降低矿山充填成本,提高矿山经济效益。通过分析充填工业试验及原位取样结果,判定铜冠建材5^(#)胶凝材料可用于该矿分级尾砂胶结充填,推荐一步骤采场底部和顶部充填体灰砂比为1∶6,采场中部充填体灰砂比为1∶10,充填料浆质量浓度控制在71%~73%。研究表明,应用铜冠5^(#)胶凝材料替代P·O32.5基准水泥充填时,全矿充填胶凝材料成本可降低20%。

综合物探方法在磁铁矿山巷道水害超前探测的应用

针对矿体和含水层的分布特征以及现场施工条件开展巷道综合性地球物理超前探测研究,可确保井巷安全掘进和矿山安全开采。分别基于瞬变电磁法、TSP超前预报、钻孔地质雷达开展巷道超前探测,综合解析掌子面前方不良地质情况,同时验证各项技术的适用性。结果表明:综合物探技术在试验巷道掌子面前方准确探测出强含水性的断层破碎带及次级破碎带或裂隙。瞬变电磁法和钻孔地质雷达对含水体敏感;瞬变电磁法能确定产状位置,但是存在浅部盲区;TSP超前预报对弹性分界面判断效果较好。

基于PFC3D的灰岭尾矿库溃坝三维数值模拟研究

为了研究广西灰岭尾矿库溃坝后对下游区域的影响,借助GOCAD与Rhino软件建立符合实际地形的尾矿库区域三维模型,并利用PFC3D三维离散元模拟软件对灰岭尾矿库运行至最终堆积标高+490 m时的状态进行溃坝模拟,分析了尾矿下泄可能淹没的范围、尾矿泥石流影响的区域。结果表明,溃坝后尾矿泥石流演进速度能在较短时间内急速增加到最大值,之后逐渐消减,距坝址越远,尾矿泥石流演进速度消减越快;溃坝演进时间为1100 s时,尾矿最远演进距离为尾矿坝脚1215 m处,下泄体最大宽度约853 m、最大深度约30 m,途中淹没多处敏感点,该研究为尾矿库失事的早期预警、人员疏散和抗洪救灾等提供了决策信息。

基于Ventsim的复杂通风系统薄弱环节预警技术

针对现有技术手段难以快速、准确、系统、深层次地预警地下矿山复杂通风系统薄弱环节的问题,以红透山铜锌矿复杂通风系统为研究对象,提出了基于Ventsim的复杂通风系统薄弱环节预警技术。该技术以Ventsim软件强大的通风系统三维建模和仿真模拟为基础,建立通风系统三维模型,实现通风系统三维展现;然后进行仿真模拟,系统、深层次地分析预警通风系统的薄弱环节,为管理和完善矿山通风系统提供技术依据。通过对比主要生产中段主扇的实测风量和模拟风量,验证了仿真模拟的准确性;分析模拟结果,预警通风系统存在“西风井主扇运行效率低,西风井的系统回风功能严重弱化”等5项薄弱环节;针对通风系统的薄弱环节,提出了红透山铜锌矿通风系统改造方案,以提高通风系统的可靠性。

大型灰岩矿溜井渗涌水防治及效果评价

为解决长九神山灰岩矿溜井-平硐开拓生产系统地下水的水患问题,对矿山已建溜井设计实施井筒渗涌水防治方案,并对防治效果进行评价。采用多比例改性尾矿泥双液浆进行地面井筒帷幕注浆,浆液材料及注浆工艺有效防止了浆液通过溶蚀灰岩通道向井内跑浆。注浆过程中随灌浆孔次序增加,钻孔透水率和单位注浆量降幅明显,浆液扩散良好。注浆结束后检查孔压水试验合格率为95%,根据井下渗涌水观测结果得到溜井堵水率为99%。井筒帷幕质量优良,达到了预期堵水效果,能有效截流矿区岩溶地下水,可供同类露天灰岩矿山参考。

岩溶地区某尾矿库尾砂渗漏探查与治理

某尾矿库位于岩溶地区,雨季库区出现塌陷,且下游溶洞口尾砂泄漏,造成当地水土体污染。经现场调查及库区水文地质条件初步分析,认为库区岩溶塌陷导通岩溶管道是尾砂泄漏的主要原因。采用EH4连续电导率剖面仪与五极纵轴测深相结合的综合物探方法,先进行EH4探测,再在EH4圈定的异常部位进行五极纵轴测深,发现在库区岩溶洼地中间发育一条北东向断层及其次生构造,且沿构造附近地表以下80m范围内有大量低阻区,推测为库区的主要过水通道。采用地面帷幕注浆方法,利用钻探查清了尾砂渗漏的主要岩溶通道;利用理论公式计算确定了骨料投入量,并采用“投骨料-注双液浆-注水泥单液浆”的动水注浆技术对大型溶洞或岩溶管道进行了有效封堵。经帷幕注浆治理后,库区内未再出现塌陷情况,下游也未见尾砂泄漏。实践表明,综合物探探测技术与地面帷幕注浆方法能有效解决尾砂渗漏通道探查与治理问题,可为今后类似尾矿库渗漏治理提供借鉴。

无人机摄影测量在尾矿坝变形监测分析中的应用

由于尾矿坝安全管理范围大,山地环境特殊,传统测绘手段难以开展,尾矿坝变形位移数据仅通过单点或多点的监测方式获得,因此本文提出一种基于无人机(UAV)摄影测量的尾矿坝变形监测分析方法。该方法通过无人机对尾矿坝两期空间三维地理信息数据的采集,将采集到的两期数据分别进行三维重建并生成点云模型,再利用地理信息三维时空对比分析技术对两期点云模型进行对比分析。结果表明:该方法实现了对尾矿坝由点到面的全方位监测,监测精度可达厘米级,为尾矿坝宏观变形监测及异常变形区域的快速核查及安全巡检等提供了依据。

边坡安全隐患影响程度数值模拟分析

边坡治理设计中存在多种安全隐患,治理的先后顺序与安全隐患的影响程度有关。为了揭示南泥湖钼矿北边坡存在的断层、采空区和楔形体破坏3种安全隐患对边坡的影响程度,采用现场勘察和数值模拟结合的方法,现场观测和研判了3种隐患在现阶段的状况和发展情况,并建立三维数值分析模型进行数值模拟分析,从应力、位移和塑性区3个方面对3种安全隐患进行了分析。结果表明:现场勘察和数值模拟结果相吻合,断层危害程度大于采空区,采空区危害程度大于楔形体破坏;断层下盘位移量大于上盘,位移量为19.31cm,且岩体达到屈服极限,局部出现张拉破坏单元,1390m以上断层易产生倾倒破坏,且会导致断层切割的采空区坍塌;距离地表5~8m部分采空区顶板岩体局部达到屈服极限,是后续开采重点关注的对象;楔形体破坏位移量为5.00cm,位移量较小,处于蠕动变形阶段,且滑动方向远离采场,较为安全。研究结果可为边坡治理工程设计提供参考。

湖南省非煤矿山安全事故统计分析与预防措施

为研究湖南省非煤矿山各类型安全事故与事故总量之间的关系,对近十年湖南省非煤矿山安全事故数据进行统计分析,利用灰色关联分析理论和SPSS 26建模对各类型事故的事故起数、死亡人数与事故总数、死亡总人数之间的相关性展开分析,并对安全事故预防措施进行研究。研究表明,近十年冒顶片帮为发生事故起数和死亡人数最多的安全事故;郴州市、湘西州、常德市共发生矿山安全事故起数和死亡人数分别占全省的43.97%和42.05%,应作为监控重点;冒顶片帮事故与事故总量之间呈幂函数关系,相关性非常显著;高处坠落事故与事故总量之间呈三次函数关系,相关性显著;全省非煤矿山应从技术上和管理上加强安全防范工作,构建矿山安全事故双重预防机制,预防安全事故的发生。

安庆铜矿马鞍山河区域岩溶管道的高效封堵治理方案

岩溶地区地下岩溶管道、溶洞及裂隙发育,地下工程开挖过程极易诱发突水、涌水灾害,涌水致灾性强,封堵治理难度极大。安庆铜矿由于长时间的抽排岩溶地下水,导致矿区陆续产生多处岩溶塌陷,可能会使地表水大量溃入矿体顶板灰岩含水层,对井下工作人员及设备构成严重威胁。结合安庆铜矿的地质条件,采用物探方法查明河道下岩溶发育特征、规模及空间分布情况,从而确定需要治理的区域及技术方案。该方法提高了治理工程的针对性,可节省大量的材料消耗及工程量,避免资金的浪费。

矿山排土场软弱基底控制技术应用研究

针对矿山排土场普遍存在的软弱基底承载力不够、易产生液化滑坡风险的问题,以刚果(金)SICOMINES铜钴矿排土场为工程背景,采用现场调查、工程地质勘察、现场及室内试验、理论计算以及数值模拟相结合的方法,对排土场堆置高度、固结沉降、安全系数及软弱基底控制方法展开了研究。得出了软弱基底条件下矿山排土堆置过程中的最大堆置高度、固结沉降规律、各区域安全系数及潜在滑动面分布。在此基础上提出了“抛石挤淤、外围截水、优化排土”的软弱基底控制措施。治理措施实施后,排土场安全系数提高了5%~8%,研究成果可为矿山排土场软弱基底控制提供理论指导与技术支撑。