Substantiation of Protective Cushion Thickness in Mining under Open Pit Bottom with the Caving Methods at Udachnaya Pipe

The results of the research aimed to substantiate parameters of loose ore and rock mass (protective cushion) formed to protect and isolate underground mines from the open pit mine at Udachnaya kimberlite pipe under mining with the caving methods are presented. The thickness of the cushion is determined based on the effect of an impact of caved rocks and the resultant air blast, and is meant to isolate aerodynamically and thermally the open pit and underground mines. The thickness of the protective cushion is calculated with regard to an increase in the depth of mining down to a level of –680 m.

     

采动应力与采空区压实承载耦合分析方法研究

采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法,通过实例仿真模拟分析进行了验证。研究表明:垮落带渐进压实承载的力学特性是指数型表达式,压缩刚度随压缩应变呈非线性增长。由双屈服本构模型反演得到与理论解拟合度较好的垮落带力学参数,实现了垮落带压实承载特性的仿真模拟。裂隙岩体劣化系数表达式反映了模量劣化特性,应变软化本构模型增加模量劣化算法组成岩体劣化本构模型,实现了应变软化和裂隙岩体模量劣化的动态分析,较真实严谨的反映裂隙带岩体的力学特性。基于垮落带与裂隙带特征的仿真模拟,实现了采动应力场与采空区覆岩"两带"特征的耦合分析。通过工作面支承压力场演化特征的实例仿真分析,验证了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法的可行性和正确性,提高了采动应力场和围岩采动响应研究的严谨性和可靠性。     

万年矿巷道围岩松动圈的检测与支护优化探讨

为了获得万年矿回采巷道围岩松动圈参数,现场采用多点应力法测试巷道围岩松动圈。通过对万年矿13278回采巷道矿压的动态监测,分析巷道围岩内部应力动态变化规律,得到了巷道围岩松动圈的分布情况,进而对万年矿回采巷道的优化支护提供理论依据     

Mechanics analysis on the conditions of rock burst occurrence in the coal mass of roadway rib

According to the rock burst features occurred in the coal mass of roadway rib in one mine, the mechanics model of coal mass and roof structure system along the edge of goaf was founded to analyze the stress of roof rock layer, so the subside curve of roof rock layer was deduced. Furthermore, the stability of coal and rock system were analyzed, the critical load and critical resistance zone were used to judge the danger degree of rock burst occurrence. The influence of coal mass strength, brittleness degree, coal seam thickness, roof thickness, suspending length, equivalent shear module on the critical load, critical resistance zone was confirmed. So the rock burst occurrence conditions of coal mass in roadway rib mainly depend on mining depth, coal seam thickness and hard roof and floor, which are decided by the above studies, and successfully applied in prediction and prevention of rock burst in this mine. Supported by the Natural Science Fund of Liaoning Province(20042176)     

覆岩性质对“两带”高度的影响

文章依据现场实测资料，分析了覆岩岩性、结构及岩柱厚度对冒落带、导水裂缝带发育高度的影响。     

塑性区瞬时恶性扩张诱发冲击灾害机理

为探究煤矿冲击灾害的发生机理,以耿村煤矿"12·22"冲击地压事故为背景,采用数值模拟方法分析了工作面回采对13230工作面运输巷围岩区域应力场的影响,得出了沿巷道轴向的主应力曲线。在受到回采工作面割煤、放煤、初次来压或周期来压、前方或侧向移动支承压力等外界扰动的作用后,回采巷道围岩塑性区最大尺寸扩张了2.2~3.4倍,由此揭示了耿村煤矿"12·22"冲击灾害的发生机理:在该地质环境下,受到外界扰动等触发事件的诱导作用后,13230工作面运输巷围岩区域应力场发生突然改变,引发煤岩体内的弹性能以震动、声响和煤岩体抛出等形式进行释放,出现爆炸式的动力破坏,并造成距离工作面150 m范围内的巷道破坏严重。     

祁南煤矿714工作面高位钻孔优化研究

为了有效地提高高位钻孔瓦斯抽采效果,利用相似材料模拟试验,分析了祁南煤矿714工作面顶板冒落规律,结合经验公式,综合判定了煤层上覆岩层"竖三带"的分布范围,确定了裂隙带为距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域,最终高位钻孔法距参数取值范围选择为18.0～34.0m。     

顶板淋水巷道围岩破坏与控制技术研究

基于某矿2209回风平巷淋水围岩支护难题,综合运用理论计算、数值模拟和现场试验等方法对淋水巷道围岩应力分布及破坏特点进行分析。结果表明:含水煤岩体受水影响物理力学性质减弱,淋水巷道围岩塑性区范围变大,变形量增加。针对2209回风平巷淋水围岩支护难题,提出采用锚网索联合支护配合使用防水锚固剂及马丽散注浆、布置泄水孔等方式进行围岩控制,并用于现场试验,取得较好的控制效果。     

采动岩层与地表移动的“四带”划分研究

基于采场覆岩"垮落—断裂—弯曲下沉—地表沉陷"一体化过程,研究了岩层破坏与移动特征。根据裂隙带内岩层裂隙发育程度的不同而导致的岩层移动差异,将裂隙带划分为块体铰接带似和连续带,提出了采空区上覆岩层的"冒落带、块体铰接带、似连续带和弯曲下沉带"的"四带"划分,采用顶板铰接结构的形成条件、岩体稳定性系数和岩层裂隙分维数给出四带划分方法。     

基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究

测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带 来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题,以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例,介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果,分析了巷道围岩松动圈的分布特征,讨论了不同岩 石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明：太平矿业井下巷道围岩复杂多变,松动圈厚度差异很大,破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内,而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛,分别在 1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化;巷道断面尺寸越大,松动圈范围越大;地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异,围岩性质越差,地质雷达图像显示的巷道松动圈边界 越不明显;在锚网喷支护巷道中,金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用,当网片网度较小时,会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。     

刍议井田开发后矿井水文地质条件的变化

文章从多方面分析井田经采动后水文地质条件变化状况 ,阐述了采动后岩层的冒落裂隙带充水特征 ,松散覆盖层与大气降雨充水 ,矿井涌水与矿井产量、进尺、大气降雨量的关系 ,以及构造面与灰岩岩溶水的充水特征。     

基于CDEM的采空区稳定性及临界顶板厚度分析

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生,采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全,确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂,与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式,得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上,借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型,通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数,计算采空区顶板的安全系数,研究以上因素对采空区稳定性的影响规律,识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型,得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系,采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大,采空区高度对临界顶板厚度无影响;黏聚力对采空区安全系数影响最大,采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之;采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。     

马道头矿N2206皮带顺槽掘进过断层破碎带支护研究

马道头矿北二盘区3号层N2206皮带顺槽过DF112断层破碎带期间容易出现顶板冒落问题,给巷道掘进以及后续使用安全带来较大威胁。在分析现场地质条件基础上,通过矿井技术论证,提出采用密集超前钢管对断层破碎带岩体进行控制,并使用锚网索及钢带对围岩进行支护。依据现场实际情况对断层破碎带围岩支护参数进行设计。现场应用后,巷道过DF112断层破碎带期间未出现顶板冒落问题,同时围岩变形量较低,可满足后续巷道掘进以及使用需要。     

Preliminary estimation of rock mass strength using diamond bit drilling operational parameters

In many mining engineering applications such as prospecting, development, production and grouting, diamond bit drilling is widely used due to high penetration rate, core recovery and its ability to drill with less deviation. It has been well known that the operational parameters of diamond bit drilling are closely related with rock mass strength properties. One of the most widely discussed subjects in drilling is the possibility of using diamond drill bit operational parameters for preliminary estimation of rock mass strength and deformability properties used in many mining engineering design projects. Once such rock properties are estimated, it will be possible to make tactical planning decisions as mining progresses. In this study two different techniques, multiple regression and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) were used to develop the models for preliminary estimation of rock mass strength. The variables used in the models are widely known and recorded operational parameters of diamond bit drilling such as bit load, bit rotation and penetration rate. To develop the models, a database covering the rock properties and the machine operational parameters collected from seven different drill holes in Turkey was constructed. Results indicate that both regression and ANFIS-based models can successfully be used to predict the rock mass strength. Adaptive neuro-fuzzy inference model exhibits better performance according to statistical performance indicators. By means of the developed models it is possible to estimate the strength of rock mass during drilling operation, especially in weak and highly fractured rock masses. The estimated strength parameters can be related to further mining engineering applications such as the assessment of excavatability, blast design and even mine design studies.     

基于PFC（2D）的采场覆盖层厚度研究

无底柱分段崩落法的回采工作必须在覆盖岩石下放矿,崩落矿石和覆盖层废石直接接触,矿石在覆盖层废石的包围下从放矿口放出,矿石的贫化率及损失率较大且较难控制,因此,研究合理的覆盖层厚度对矿山生产具有重要意义。某铁矿采用无底柱分段崩落法,应用椭球体放矿理论和PFC2D数值模拟两种手段对其覆盖层厚度进行分析研究,从而确定出适合于...     

Geomechanical Substantiation of Ore-Block Breaking Schemes Taking into Account Static Stress Field Redistribution under the Short-Delay Blasting

The features of the static stress field redistribution in a rock mass are established for schemes of blasting that form a sinusoid-shaped ore block without a free surface on the contact with caving zone. The influence exerted by caved rocks on the dimensions and location of tension zones in a broken block is estimated.__________Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 1, pp. 46–52, January–February, 2005.     

水厂铁矿岩体可爆性分级方法与应用

采用岩石密度、抗拉强度和抗剪强度及岩体完整性系数作为评价岩体可爆性的判据指标,应用聚类分析方法,对水厂铁矿的主要岩种进行了可爆性分级,对应可爆性分级结果确定了水厂铁矿台阶炮孔爆破的主要技术参数。现场试验应用的结果表明,此种分级方法对合理选取爆破参数,控制爆破破碎质量,具有重要意义。     

黄山铜镍矿膨胀破碎巷道支护参数优化研究

为解决新疆哈密黄山铜镍矿巷道出现的严重片帮,垮冒等工程灾害问题,通过采用现场超声波测试方式,引用波速梯度最大数值作为松动圈范围判别准则,确定该矿山490m中段1#脉外运输巷道的围岩松动圈范围为1.8m~2.0m;结合现场踏勘、岩体质量分级及实测松动圈范围,分析得出现有支护方案不能满足支护要求。依据围岩松动圈测试结果及理论计算结果,初步确定黄山铜镍矿490m中段1#脉外运输巷道采用树脂锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方式,树脂锚杆长2.5m,锚杆间排据均为1.2m,喷射混凝土厚度为100mm,在此基础上,采用数值模拟方法,进行支护参数优化与现场支护方案对比,模拟结果显示,优化的支护方案可控制围岩变形,提高围岩自稳能力,具有良好的支护效果。     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果为类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

拉底诱导的岩体崩落过程区数值模拟

拉底是自然崩落法最灵活,最具有主动性的人为控制崩落的因素,它通过直接或间接地改善岩体的可崩性,达到诱导持续崩落和降低矿岩大块率的目的。文中基于受拉条件下,岩体崩落是脆性破坏的事实,建立受拉条件下岩体崩落过程区损伤模型,作为岩体的崩落模型,将其嵌入到ANSYS后处理程序中,实现崩落过程区的自动搜索。以金川三矿区自然崩落为例,模拟分步拉底条件下,崩落过程区动态发展,界定了崩落区与损伤区,得出一些非常有指导意义的结论。