某地下采空区深孔爆破崩落治理工程实践

以某地下矿山采空区治理为工程背景,根据采空区规模、开采方式、围岩条件等,提出了顶底板围岩深孔爆破崩落治理方案,采用崩落的围岩充填采空区,并设计了合理的深孔爆破参数。经过精心设计和施工,成功消除了采空区安全隐患,保证了矿山安全生产,同时积累了空区治理的工程经验。     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

多层采空区稳定性分析及处理措施

在现场地质调查、岩石力学性能实验的基础上,应用FLAC3D数值模拟技术对威克矿多层多区块叠跨复杂采空区体系进行了分析研究,计算结果表明该空区体系处于稳定状态。对矿山提出的空区处理方案进行了数值模拟研究,分析结果显示：照此处理后采空区体系虽部分贯通但整体仍然稳定,达不到崩落塌通地表的预期效果。在空区体系稳定性分析的基础上,提出了空区体系处理的改进方案。先考虑多种因素条件综合确定空区顶板的安全厚度层,松动爆破剥离安全层上部的岩石;再用露天深孔挤压爆破崩落法处理空区上部预留顶板安全层,爆破崩落的岩石充填空区形成下部无底柱分段崩落法的覆岩保护层;最后对空区间残留的岩柱进行崩落,以达到处理采空区体系的目的。     

复杂矿床开采中联合处理空区的经济效果

在矿床地下开采中可用充填、崩落围岩或隔离法中的任何一种方法处理采空区。矿床开采的经济、生态和社会后果取决于空区处理方法,因此,用经济上可行的和可靠的空区方法处理,并保持地表完好是矿床开采中的主要问题之一。根据空区经济合理处理方案的所用计算方法,评估不了地表破坏造成的实际损失和岩体崩落引起的矿石损失。根据处理1立方米空区的折合费用,用崩落围岩的方法处理空区似乎是最可取的,这种方法的广为应用也是明证,但采用这种方法却会给周围环境     

构造复杂矿床地下开采中的采空区处理问题

为了保证工人作业安全和保护矿产资源,根据控制矿山压力的各项要求,采空区的处理问题应采取综合措施解决。处理采空区的方法有:构筑隔墙隔离未充填的采空区;崩落围岩或从上部转移废石处理采空区;用胶结充填料、水砂充填料或松散充填料充填采空区;用联合法处理采空区。大多数采空区用深孔强制崩落或围岩的稳固性条件达到极限跨度时控制自然崩落进行崩落处理。近年来越来越广泛用胶结充填料充填采空区,铁矿空区的胶结充填量达20％,有色金属和稀有金属矿山为35～45％。     

露天矿成井崩落充填处理地下采空区实践

三道庄露天矿因前期坑采和大量非法民采,形成了纵横交错、相互贯通的高危采空区,通过对高危空区中上覆虚渣较厚,原岩厚度小,无法采用正常崩落法处理空区。因此,对地下采空区处理进行了研究,对D区1300m高危复合空区进行了详细调查,制定了成井崩落充填采空区的治理方案,通过精心施工,成功回采了高危空区上方残矿,为台阶按序推进提供了保障。     

矿山采空区崩落爆破评估验收方法

为了评价和验收矿山采空区的崩落爆破,根据采空区崩落爆破前后的体积平衡原理,提出利用爆破后采空区充填率和遗留空区体积这2个指标共同评价采空区崩落爆破处理效果的方法。首先对采空区进行三维激光扫描获得空区形态参数,接着测量和计算获得崩落爆破方案中被破碎的岩石体积,再测量崩落爆破后地表塌陷体积,最后通过推导的公式计算获得评价验收指标。其中采空区充填系数k用来判别原采空区的主要安全风险是否得到排除,如k>85%表示爆破效果优良;遗留空区体积用来判别崩落爆破后的遗留风险大小。根据这2个指标结果进行采空区崩落爆破施工的验收。实践证明,该方法具有成本低、效率高的优势,能够满足隐患空区治理与隐患资源开采协同作业的日常生产要求,对地采转露采矿山空区治理和验收有借鉴意义。     

顶板诱导崩落及应用的数值分析

诱导崩落处理空区顶板,其关键技术是运用采矿过程产生的应力释放,合理确定顶板诱导崩落的时空位置。运用突变失稳原理分析了基于矿山连续开采空区顶板处理的诱导崩落各种扰动因素,如采场顶板围岩的力学性质、采空区的面积、拉应力作用区范围和大小等对采场顶板失稳时的影响,研究确定了顶板诱导崩落技术的关键,即确定合理的空区面积。针对铜坑矿非重叠区域下矿块的地质和采矿活动,建立了三维数值有限元计算模型,研究了顶板失稳的影响因素对顶板诱导崩落的时空影响,合理设计回采步序与空区顶板处理时间。     

崩落法开采"悬留"大型采空区协同处置技术研究

无底柱分段崩落法主要通过崩落上覆围岩处理采空区,对于未冒落充填完毕的大型“悬留”采空区,其地压安全问题未得到根本解除。该类空区的体积范围达到一定程度后,易发生突然冒落失稳,产生较大冲击地压,对于井下人员及生产安全造成了重大威胁。以谢尔塔拉铁锌矿的“悬留”大型采空区为例,构建了一整套协同处置技术,分别采用数值模拟方法对其稳定性进行分析,采用封闭加井筒泄压方式处理采空区,同时构建了先进的微震监测网络,对岩层移动及采空区稳定性进行全天候跟踪监测分析和预警,实现了对空区的有效管控,对于存在该类“悬留”空区的矿山提供了可行的处置方案。     

诱导冒落处理采空区技术适用条件分析

诱导冒落是通过拉底及辅助诱导工程,诱导顶板岩体冒落,具有效率高、成本低等优点,已逐渐应用于采空区处理。通过诱导冒落成功应用案例,并基于岩体基本质量分级和Mathews稳定图法分析了诱导冒落矿山的矿岩稳定性和空区可崩性,得出诱导冒落处理空区的适用条件:空区围岩稳定性级别为中等稳固及以下为宜,初始空区可通过进一步回采或者崩落空区间柱进行空区扩展,最终形成的空区在马修斯稳定图上的崩落概率要高于80%,且地表允许崩落。研究成果对完善空区处理体系,推广应用诱导冒落技术具有理论指导和借鉴意义。