凡口矿深部高应力区岩爆防治研究

岩爆的预防和控制对深部高应力区矿床的安全开采具有十分重要的意义。根据凡口铅锌矿深部矿岩体的物理力学性质及地应力场特性,对凡口矿深部矿床开采的岩爆防治措施进行了研究,并应用三维弹塑性有限元程序对各种防治措施引起的应力分布进行了数值模拟分析,以期为凡口铅锌矿深部矿床开采的岩爆控制提供决策依据。     

金属矿千米深井高应力特性岩爆发生规律与防治措施研究

针对大红山铁矿进入千米深井开采后,在巷道、竖井和大断面硐室的基建开挖过程中发生的多次不同程度的岩爆动力地压现象等严重的地压灾害问题,首先对千米深部采区的高地应力特性进行了研究,得到了其深部高地应力处于超过亚临界深度的状态,但还没有达到临界深度的总体评价结果;其次采用模糊综合评价法获得了不同岩性在不同埋深的岩爆倾向性,得到了深部采区岩体总体上具有中等岩爆倾向性,在最深-40 m水平的局部,大理岩、片岩和磁铁矿的岩爆倾向性趋于强烈的结论;其次全面统计了基建过程中发生的岩爆案例,获得了岩爆发生与埋深、地应力、岩性等的关系与规律,得到了岩爆数量随埋深的增加呈指数关系增加的规律;最后提出了易爆岩层巷道与硐室的岩爆动力地压灾害的防护措施。     

深部高应力矿柱应力隔断帷幕的卸荷效应研究

应力隔断帷幕是实现深部高应力岩爆隐患型矿柱主动卸荷的重要对策之一,仍存在卸荷效应不清晰、卸荷效果缺少定量化评价等问题。以会泽铅锌矿采矿实践为工程背景,应用数值模拟技术,研究了应力隔断帷幕实施前后的应力场、变形场和岩爆应力风险指标的变化特征。研究结果表明：基于应力隔断帷幕的底柱采场卸荷,并没有使应力消除或消失,而是改变了应力的传递路径,使应力集中远离目标开采区域,从而实现了对目标开采区域的“卸荷”。应力隔断帷幕实施后的上盘与下盘变形量增幅明显,变形能得到了快速释放,起到了对高应力底柱的有效卸荷作用。应力隔断帷幕的实施大幅度降低了底柱的岩爆应力风险指标,岩爆事件发生的概率和量级大幅度降低。研究方法与结果为类似条件下的深部高应力矿柱的安全开采提供了技术支撑。     

深部高应力条件下无底柱分段崩落采矿法的应用

随着浅部资源的逐渐枯竭,金属矿山不得不面临向深部勘探开采资源的工作。受深部岩体高应力存在的影响,浅部开采的采场结构布置在深部适用性很低。本文根据深部岩体应力的存在以及变化情况,结合深部采场围岩变形规律、地压显现问题,论述了在高应力条件下科学合理的应用无底柱分段崩落法采矿工艺,以实现有效控制地压,达到卸压开采,顺利回采矿块的目的。     

高应力条件下高品位金矿块回采实践

简述了二道沟金矿岩爆对矿石回采的影响,分析了其成因,在现有的生产条件下通过调整矿块回采顺序,成功回采了高应力下的高品位矿块,为类似条件矿山的生产提供了实践经验.     

高应力环境下深部巷道布置位置的优化研究

随着开采深度的增加，地应力增大、深部巷道的支护成本也显著增加，因此，研究高应力环境下深部巷道的最优布置位置具有重要意义。结合金川二矿区分段道的现场实际。采用数值模拟与相似材料模拟相结合的手段，对深部高应力环境下金川二矿区分段道的最优布置位置进行了研究，结果表明，分段道布置在溜井位置上盘，分段道受采动的影响明显减小，分段道围岩的应力环境得到改善，有利于分段道的稳定。     

深部高应力动态环境下水平矿柱开采稳定性研究

深部水平矿柱开采的稳定性问题,是地下金属矿山迫切需要解决的共性技术难题之一。采用数值模拟和相似材料模拟方法对此进行了研究,结果表明,在双回路回采初期,水平矿柱中出现了应力集中,之后应力逐步减小,与此同时,水平矿柱下部充填体承载能力迅速提高,充分发挥了充填体支撑围岩与吸收地应力的作用。模拟实验表明,在整个回采过程中,水平矿柱并没有出现应力高度集中或突然降低现象,说明水平矿柱不会出现灾变失稳。     

深部高应力区采矿研究综述

进入深部的高应力区采矿是未来几十年内我国矿业发展的必然趋势.阐述了南非、加拿大、澳大利亚、波兰、印度和智利等国的深部高应力区采矿的研究现状,介绍了对高应力区诱发的岩爆等地质灾害的破坏机理、预防预测、支护控制等的最近的研究成果,并提出了未来我国矿山的主要发展方向,为我国硬岩矿山探索和研究深部高应力区的采矿技术与灾害预测、控制理论和确保矿山的安全生产打下了基础.     

岩爆的应力解释与新预警方法

以大量的实际工程资料为依据，通过系统的理论分析．提出了洞窟周边各向应力均达到或超过洞窟周边岩体极限压碎强度时就会发生岩爆的见解．给出了新的岩爆预测方法和洞窟周边各向应力计算方法。     

拉拉铜矿落凼矿区深部地应力场特征及岩爆预测分析

拉拉铜矿位于川滇应力区中部,浅部资源接近开采结束,逐步由露天开采全面转为地下开采,由于其深部开采地质条件复杂,落凼深部矿区将面对开采过程中的地应力问题。以拉拉铜矿落凼矿区深部地应力场特征为研究对象,开展了10个钻孔的应力解除法地应力测试、22组围岩室内物理力学测试,结合国标法、Barton法及陶振宇法3种应力判据完成了深部开采区域的岩爆预测分析。结果表明：地应力值浅部离散分布,深部线性增长;最大主应力方向整体离散;岩爆程度随深度逐渐增大,浅部离散分布,深部逐渐集中,东区1780m标高可能出现强烈岩爆的现象;结合矿区断层及测试点分布特征,指出矿区断层及地层对地应力测试结果的影响,为该类金属矿山深部灾害预防及安全开采提供有益的参考。     

张小楼井深部首采工作面采动压力与冲击矿压研究

庞庄矿张小楼井-1025m水平掘进期间地温和地压问题突出。为保证安全生产,对首采面进行了跟踪观测。根据现场观测数据,对深部开采条件下工作面采动压力和冲击矿压倾向进行了研究。     

湖西矿800m深井冲击倾向性试验及防治对策研究

冲击地压是一种特殊的矿山动力现象,而冲击倾向性是煤岩体发生冲击地压的内在因素和必要条件。本文对湖西矿主采煤层进行了煤岩冲击倾向性试验研究,对冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间三个煤层冲击能量指标,以及弯曲能量指数的岩层冲击能量指标进行了试验和分析,获得该矿深部煤岩冲击倾向性评判结果,在此研究基础上,提出了湖西煤矿未来深部开采时冲击灾害防治对策。     

底板型冲击危险巷道深孔断底爆破防冲原理及实践研究

通过采用弹性薄板小挠度理论对巷道底板受力分析,弄清冲击危险巷道底板冲击的主要影响因素,采用理论分析、数值计算相结合的方式研究断底爆破的防冲机理和优化方案,并对深孔断底爆破的防冲效果进行现场验证。研究发现,采动水平应力是造成巷道底鼓的主要原因,而底板的分层厚度、力学性质以及巷道两侧围岩的支护强度是巷道底鼓的主要影响因素。当底板岩层为致密厚质岩层时,当其断裂过程中所释放的弹性变性能会造成底板型冲击动力显现。深孔断底爆破其防冲实质为钻孔卸压法与振动爆破法防冲技术的有机结合。采用底板中部断底爆破与煤层断底爆破相结合的方式,不但可以释放底板内积聚的高应力,破坏其连续传递应力和积聚高能量的能力,也可使巷帮煤体的应力得到释放,卸压效果更为明显。     

鄂尔多斯深部矿区冲击地压防治思考

根据国家能源西进战略,鄂尔多斯矿区近年来新建了部分深部矿井,由于缺乏深部开采经验,其在矿井建设阶段未充分考虑冲击地压因素,导致矿井在开采过程中面临冲击地压灾害.通过对鄂尔多斯深部矿区冲击地压显现现场调研,分析了其冲击地压影响因素,提出了鄂尔多斯深部矿区冲击地压研究方向.鄂尔多斯深部矿区受开采深度、煤岩冲击倾向性、顶板特...     

高地压矿井首采工作面矿压规律实测研究

郭屯煤矿属于高地压矿井,且首采1302综采工作面具有冲击地压现象。为了研究高地压条件下矿井首采面的矿压规律,对其矿压显现规律和冲击地压现象进行监测并加以分析,以便评价冲击地压条件下的支架适用性并提出有效的防治冲击地压措施。经过现场实测分析得出:工作面初次来压步距48.5m,周期来压步距24.5m,并且在开采1302首采工作面时,工作面内发生冲击地压的可能性较小。     

Prediction and control of rock burst of coal seam contacting gas in deep mining

By analyzing the characteristics and the production mechanism of rock burst that goes with abnormal gas emission in deep coal seams, the essential method of eliminating abnormal gas emission by eliminating the occurrence of rock burst or depressing the magnitude of rock burst was considered. The No.237 working face was selected as the typical working face contacting gas in deep mining; aimed at this working face, a system of rock burst prediction and control for coal seam contacting gas in deep mining was established. This system includes three parts: ① regional prediction of rock burst hazard before mining, ② local prediction of rock burst hazard during mining, and ③ rock burs control. Supported by the National Natural Science Foundation (Instrument) of China (50427401), the National High Technology Research and Development Program of China(2006AA06Z119); the National Key Technology R&D Program in 11th Five Years Plan of China (2007BA29B01); the New Century Excellent Talents in University (NCET-06-0477)     

深部高强锚注切顶自成巷方法与验证

针对深部高应力回采巷道围岩控制难题,以我国最大采深矿井——山东泰安孙村煤矿为工程背景,对传统沿空掘巷、锚杆(索)支护巷道进行监测分析,结果表明:巷道围岩变形量大,破坏范围广,锚杆大部分处于强度劣化区内,难以发挥支护作用,锚索受力大,接近极限破断力。为解决上述问题,系统开展了不同煤柱宽度、地应力大小、顶板围岩强度、切顶高度等影响因素下的数值试验研究,建立了顶板应力释放率、侧向支承压力提升率与围岩变形控制率等定量评价指标,对比分析了多种因素下切顶自成巷与沿空掘巷矿压变化规律与围岩控制机制。基于此,提出了深部高强锚注切顶自成巷方法,利用高强锚注提高巷道顶板完整性,利用顶板预裂切缝切断采空区与巷道顶板之间的应力传递,使巷道处于应力降低区。为进一步验证该方法的合理性,利用自主研发的地质力学模型试验系统,开展了模型试验对比研究,高强锚注切顶自成巷围岩应力比沿空掘巷平均降低20.8%,围岩变形量为后者的45.1%,应力释放与围岩控制效果明显。结合上述研究,提出了相应的工程建议,并在孙村煤矿2215工作面进行了现场应用,监测表明该方法有效控制了巷道围岩变形,实现了无煤柱开采。     

千米深井高应力区域巷道围岩综合控制技术研究与应用

针对平顶山天安煤业股份有限公司四矿三水平进风井井底车场施工过程中发生的岩爆现象,研究了矿区深部巷道围岩综合控制技术,提出了巷道围岩综合控制方案,实践表明,该方案可有效控制四矿深部巷道围岩岩爆问题.     

Study on rock burst of fully mechanized sublevel caving mining in deep mine

The theoretical analysis, numerical simulation and field observation were used to study distribution characters of abutment pressure of fully mechanized sublevel caving face in deep mine, fully mechanized sublevel caving and pressure relief in entries along goaf to the influence of rock burst. The results show that： （1） With the increasing of mining depth, the abutment pressure zone is larger, its peak point is transferred to the front of face, the danger area occurring rock burst in the two fully mechanized sublevel caving entries is larger, and its position is far from the face; （2） There is larger failure area in the upper coal in front of the fully mechanized caving face, and strata possibly occurring rock burst transferred to the upwards or far from faces because of the main roof＇s buffer effect to the dynamic pressure burst, then possibility and strength reduced; （3） The position occurring rock burst is stress concentration zones （abutment pressure along the goaf and residual tectonic stress） and zones with geological structure; （4） Strenuous activities of roof is the inducing factor occurring rock burst.