矿体开采对地表的影响预测及技术防范措施

为了保证矿体的安全开采,采用有限差分程序FLAC3D模拟桂家冲铁(铜)矿矿体开采对地表的影响,计算了矿体开采过程中不同区域的地表及建筑物的变形量,并参照我国评判建筑物破坏等级的标准进行评判。模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程。采取合理的采矿方法才是控制地表沉降、防止地面建筑物变形和破坏的有效途径,同时提出了相应的开采工艺和建筑结构的技术防范措施。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

浅层复杂残留矿柱安全开采优化研究

回收浅埋且有地表建筑物的矿体,完全不同于其他类矿体的开采,其属于"三下"开采的范畴,因此,安全高效回收建筑物下的复杂矿柱是亟待解决的难题。针对天马山金矿建筑物下浅埋矿柱安全回收的问题,利用"三下"开采和地表移动变形理论分析了采空区坍塌对上覆岩层的影响,采用萨道夫斯基公式计算了爆破振动对地表建筑物的影响。此外,结合矿柱回采过程的数值模拟,对比分析模拟结果与建筑物破坏评价标准,进而确定了最优的采场结构参数,为矿柱的安全回收提供了理论支撑。     

空场嗣后充填法采充顺序对地表变形影响研究

采空区充填是预防矿山地下开采导致地表变形、开裂以及建(构)筑物损坏的主要途径,但开采和充填过程中覆岩移动依然存在,不同的采充顺序对地表影响也存在差异,因此,研究确定合理的采充顺序十分重要。以某大型铜镍矿地下开采为研究对象,根据矿体、覆岩岩层及地表第四系空间位置关系,结合矿体开采方案,采用数值模拟方法分析了矿山3种不同采充顺序下覆岩移动与地表变形影响情况,结果表明:随着开采深度增加采充顺序带来的地表变形差异性减小,研究的对象距地表291m时矿体不同采充顺序产生的地表变形位移值差异约为6%;采充顺序对覆岩形成"移动拱"的影响最为突出,主要体现在"移动拱"范围和位移大小上,是评判开采顺序影响的重要研究内容。     

极分散深部矿体开采对地表及建构筑物的影响分析

地下矿山大规模开采会对周围岩体造成扰动,会出现围岩的变形、开裂或者移动,逐渐对地表及其建构筑物造成威胁。以张家岭整合矿区深部大规模开采对地表及其建构筑物的稳定性影响为研究背景,通过辨识得到张家岭整合矿区影响范围内主要建构筑物的保护等级,进而分析影响地表变形的主要因素,结合实际工程地质条件,采用数值模拟方法,利用3Dmine-FLAC_3^D联合建模分析方法,对张家岭整合矿区深部矿体一期及二期开采后,地表变形及地表构建筑物稳定性进行分析。计算结果表明：一期开采地表移动变形较小,随着二期开采的展开,地表最大竖直位移及最大水平位移逐步增大,其中地表最大沉降为10mm;分析在深部开采结束后, G206国道、尾矿库、竖井、村落、诸河流的地表倾斜、地表曲率及地表水平变形值均满足相关规范要求,因此得出张家岭矿区地下开采对该区域的地表变形影响较弱。     

金属矿山地下矿山开采对地表建筑物稳定性影响分析

地下矿山开采过程中产生的采空区会引起地表变形,不同采矿工艺和采矿方法对地表影响范围及影响程度存在差异。对比研究了多种地表变形预测方法,采用数值模拟的方法对某铜矿的开采过程中建筑物地表进行了分析,得到了开采过程中的建筑物地表的变形规律,并对建筑物的稳定性影响范围及大小进行分析,结合相关规范进行了判别与论证得出,采用数值模型地表布置监测点的方法,可以有效的对需要研究的每个建筑物所在位置进行独立的深入的分析其地表变化情况,同时也可以得到大量相关数据,数值模型上布置监测点的方法对于相似矿山地表建筑物稳定性分析具有一定的借鉴意义。     

金属矿山地下开采对地表建筑物稳定性影响分析

地下矿山开采过程中产生的采空区会引起地表变形,不同采矿工艺和采矿方法对地表影响范围及影响程度存在差异。本文对比研究了多种地表变形预测方法,采用数值模拟的方法对某铜矿的开采过程中建筑物地表进行了分析,得到了开采过程中的建筑物地表的变形规律,并对建筑物的稳定性影响范围及大小进行分析,结合相关规范进行了判别与论证得出,采用数值模型地表布置监测点的方法,可以有效地对需要研究的每个建筑物所在位置的地表变化情况进行独立的深入的分析,同时也可以得到大量相关数据。数值模型上布置监测点的方法对于相似矿山地表建筑物稳定性分析具有一定的借鉴意义。     

地下采矿引起山体滑坡发展过程数值模拟研究

为了研究地下采矿引起山体滑坡发展过程,以某金属矿山地下开采引起的山体滑坡为研究背景,模拟了井下矿体的开采过程,重现了山体变形滑坡,并由数值模拟结果预测了今后山体滑坡发展过程。结果表明: 竖直方向和水平方向位移表明山体目前处于滑坡阶段,与矿山现场实际情况相符,验证了数值模拟结果的可靠性; 随着矿体开采水平向深部发展,竖直方向位移逐渐增大,在整个地表竖直方向位移发展过程中存在3个突变点; 地表产生滑坡至地表塌陷过程有4个发展阶段,分别为岩层变形初期、地表出现滑坡、地表出现陷落孔洞和地表塌陷; 采用充填体材料对开采后的采空区进行充填后,能有效控制上覆岩层变形,预防了岩层变形,进一步控制了地表滑坡的形成与发展。研究成果可为矿山安全生产提供参考。     

某萤石矿开采岩层移动角数值模拟研究

为保证某萤石矿的安全可持续生产,在分析岩层移动角的基础上,采用FLAC3D三维有限差分软件,模拟计算矿体在开采过程中发生的地表沉降量,进而计算地表水平变形值及倾斜变形值,参照建筑物破坏等级来评判其安全性;通过数值模型模拟不同开采移动角的地表沉降值,确定矿山上、下盘围岩开采最大移动角均为77°,在保证盲竖井20 m安全距离的前提下,确定开采移动角为75°,符合开采要求,并能够确保建构筑物安全。     

近地表倾斜矿体开采地表及覆岩变形破坏模拟

为了揭示近地表倾斜矿体开采过程中地表及覆岩变形破坏机制,以某铜矿一典型地质剖面为原型,运用物理概化模型试验,联合UDEC数值模拟,分析了地表及覆岩变形破坏随不同开采步的变化规律。物理模拟与数值模拟均表明:开采-45 m以上的矿体,覆岩局部扰动,位移小。当开采-75~-45 m之间的矿体,覆岩位移加大,陷落区范围逐渐扩大,岩体出现离层,破坏波及地表。如果对预留矿柱进行开采,覆岩整体崩塌,离层显著,覆岩块体出现错动与转动,破坏直达地表。合理采用概化物理模型试验技术,联合数值模拟,可以既直观又准确地模拟地表及覆岩变形破坏的动态演化过程。     

直排尾矿固化回填梅山铁矿地表塌陷坑试验研究

为了解决尾矿库库存不足和地下崩落法采矿引起的地表塌陷坑所带来的土地浪费和安全隐患问题,梅山铁矿拟将尾矿分级浓缩后添加固化剂直接向地表塌陷坑内堆存。由于地下采矿活动在继续,塌陷坑处于活跃状态,尾矿固化堆存后,会引起崩落法开采的覆盖层构成发生变化。为此,通过对覆盖层的安全结构特性和安全堆存技术进行相应的相似模拟试验研究,摸索出了尾矿固化充填塌陷坑后一些规律,对矿山工程实施具有重要意义。     

强富水灰岩区下矿体绿色开采理念与实践

针对吴庄铁矿井下涌水量大,地表有村庄,农田不允许塌陷,尾矿库已饱和等复杂的开采环境,提出了适合该矿的绿色开采理念及技术措施。采取“地表井下联合以帷幕注浆为主的外截内排”的防治水方案,即在地表灌溉渠浇筑、锚喷以阻断地表水体对井下的间接补给,地面帷幕注浆封堵富水断层,阻断水源通道,以及井下浇筑堵水墙防止注浆液从突水点涌出、流失的地面井下联合防治水措施。选用分段空场采矿嗣后充填法,利用尾砂胶结料及时对空区进行充填,为空区顶板和注浆帷幕的稳定性提供了保障,避免了地表塌陷。 研制了一种适合2种进料方式的地表充填站,取自尾矿库的干料采用自卸汽车运输至充填站,由大倾角皮带机输送至砂仓,而选厂排放的尾砂,直接经管道泵送。项目实施后,井下正常涌水量由原来的1 260 m3/h减少到300 m3/h,降低了76%,节省了排水费用,并且保护了地下水资源;采用的充填采矿法避免了地表塌陷,减少了征地及迁村的费用,同时将回采率由原来的67%提高到89%;而选用尾砂作为充填料,又有效解决了尾砂堆放的问题。     

尾矿库资源回采过程中坝体的稳定性分析

为实现尾矿资源的回收利用并确保尾矿库在回采过程中的安全性,以马批邑尾矿库为工程背景,在勘察、室内土工试验数据的基础上运用数值模拟软件Midas-GTS/NX建立有限元模型并通过FLAC3D对其回采过程进行三维静应力场数值分析。结果表明：在回采过程中,最大主应力与最小主应力均为负值,最大剪应力为正值,说明主要受自重的压应力影响,且最小主应力和最大主应力所对应的压力和最大剪应力随着回采高层的降低在减小。库区总体位移随着堆积坝高度的降低在变化,但考虑到库区回采的实际施工是可以忽略的,所以回采过程中尾矿库处于平衡状态。当回采至初期坝顶,尾矿库侧边的山体位移增大,说明要加强尾矿库回采周边山体的监测与防护。该研究结果能为尾矿库资源回采提供重要的理论指导。     

深凹露天坑排尾砂后地下采区稳定性分析

鲁南矿业王峪矿段深凹露天矿闭坑后,由于矿区尾矿库的库容不足,提出了露天坑底部排放尾砂的工艺。通过ABAQUS大型有限元数值软件,模拟了露天坑采结束-坑底干排尾砂-露天转地下第一阶段采矿全过程,分析了露天边坡位移变化趋势以及露天转地下采区的应力分布情况,得出结论：露天坑底排尾砂后地下开采区域应力场没有明显的增加,同时围岩体的塑性区域没有贯通;原露天边坡的水平与竖直位移均在可控范围内。并针对露天转地下过程中坑底积水情况,提出了工程上的防排渗措施,具有较好的工程参考价值。     

我国地下金属矿山全尾砂胶结充填技术述评

全尾砂胶结充填技术将选厂全尾砂充填到井下,可减少甚至取消尾砂在地表存放用地,解决因尾砂堆存带来的环境污染,节约尾矿库的建设和管理维护费用,同时又可满足充填采矿的要求.近十多年来,全尾砂充填技术的研究取得了较大的进展.本文结合实例较详尽的介绍了全尾砂胶结充填技术的应用研究现状,并就其发展方向进行了探讨.     

膏体—地聚物协同效应的铀尾矿井下充填处置体系构建

铀尾矿井下充填处置是铀矿“协同开采”理念的重要技术支撑,但铀尾矿复杂的物理化学性质影响了胶结充填体的固结固化特性,进而制约了铀尾矿骨料胶结充填技术的应用。基于膏体和地聚物特性的协 同效应,针对铀尾矿地表堆置和常规井下充填处置存在的问题,提出了基于地聚物分割包裹—膏体稳固协同固化的铀尾矿井下充填设想。铀尾矿井下胶结充填体的技术指标包括机械强度、化学稳定、抗浸出性、氡析 出率和增容特性,物料组成包括铀尾矿骨料、地聚物基材、矿黏合剂、外加剂、功能矿物和水等,制备与充填过程的关键工艺为铀尾矿颗粒级配重构、充填材料多元复配以及充填质量的原位监测与动态调整技术。以 某铀尾矿库尾砂、复配冶炼矿渣等材料为研究对象进行了验证试验,当水固比为0.25、灰砂比为1:4时,充填体试件在（20±1）℃、湿度≥95%条件下养护28 d后,试件的最大单轴抗压强度为17.65 MPa,表明基于地 聚物的铀尾矿膏体充填体制备具备可行性。该充填体系的构建对于促进膏体充填技术在低或极低放射性固体废弃物处置领域的应用具有一定的意义。     

基于模糊综合模型的尾矿库水工结构采动影响评价

为定量分析尾矿库水工结构设施受采动的影响和损害,针对水工构筑物的岩体地基的力学问题,即坝基岩体承载稳定性评价的重要力学计算点进行了探究。在对尾矿库水工结构设施进行论述后,对坝基岩体承载稳定性进行了公式推导计算及力学分析,分析了尾矿库坝基滑移而造成失稳的3种形式;并对尾矿坝体的深层滑动滑面倾向上游和滑面倾向下游的情况进行了受力分析和力学公式推论。此外,以尾矿库损害造成的各类影响结果为基础,建立了模糊综合评价模型,提出相应的建议和合理措施。结果表明,模糊综合模型对于尾矿库水工结构设施采动影响评价及损害防护探究是合理的,同时也为某尾矿库水工结构设施采动影响评价及损害的治理方案和策略制定提供了可靠的定量分析依据。     

锡矿尾矿库重金属污染特征分析研究

我国锡矿资源储量丰富,主要集中分布于云南、广西等6个省、自治区。锡矿开采过程中产生大量尾矿堆存于尾矿库,存在着潜在环境污染风险。根据不完全统计分析,全国共有84座锡矿尾矿库,锡尾矿贮存量约32088.03万m_³。本文通过采样检测、收集资料等方式,对锡尾矿主要成分及其属性、锡矿尾矿库废水、周边土壤等监测数据,采样标准指数法评价,结果表明锡矿尾矿库主要重金属污染因子为As、Cu、Zn、Cd、Pb,并从环境空气、水环境、土壤环境等方面分析锡矿尾矿库的重金属污染影响,提出防治措施建议。     

露天转地下矿山地质环境问题分析及治理方法研究-以仓上金矿为例

根据山东省绿色矿山要求,露天金矿必须全部转入地下进行井工采矿,并对已造成的矿山地质环境问题进行恢复治理,减轻矿业活动对生态环境的破坏。本文基于仓上金矿地质环境背景和露天开采现状,分析了矿山露天采矿活动引发的地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏等矿山地质环境问题;研究了仓上金矿矿山地质环境问题恢复治理方法,并对矿山转入地下开采后产生的矿山地质环境问题进行了预测。研究表明,通过采用尾砂回填、边坡防渗、场地恢复等治理措施,既能有效修复露天采矿产生的矿山地质环境问题,恢复矿区生态地质环境,又能解决三山岛金矿尾矿库库容不足的问题,降低矿山生产和回填治理成本,提高尾砂资源集约化利用率,同时还可为当地提供大量可利用用地,解决金仓街道城市发展空间的难题,具有良好的经济、社会和生态效益。     

耦合高光谱数据的多源遥感影像铁尾矿信息提取研究

尾矿是矿产资源采选过程中的主要废弃物。大量的尾矿堆存对地下水和周围环境造成很大影响,如何准确快速地获取尾矿的分布情况是进行污染源风险预测与评价的首要问题。本研究选用多源遥感影像数据,以河北省唐山市滦县司家营尾矿库为研究对象,利用研究区尾砂的实测高光谱数据,对多源数据进行预处理和波段重采样等操作,利用实测尾砂的波谱通过波谱角匹配法（SAM）分类填图识别尾矿库的位置,并利用波谱分析工具对比分析尾矿库识别的准确度。结果表明, Landsat8 OLI影像内尾矿库的匹配分值为0.886,珠海一号影像内尾矿库的匹配得分为0.890,可见利用实测高光谱数据结合多源遥感数据进行波谱匹配在识别尾矿方面具有一定的可行性。