崩落法开采地表塌陷坑沉降变形监测研究

大红山铁矿Ⅱ-1主矿体崩落法开采导致的地表塌陷坑可以作为一个非常经济、理想的排废场,但是必须保证废石回填治理工程的安全。基于工程技术难题,矿山采取了全方位、多手段的监(观)测技术,包括上覆岩层钻孔探测、地压观测巷道观测、微震监测、无人机高清航拍、GPS地表变形监测、卫星遥感精细变形监测等,对上覆岩层崩落高度、是否存在较大规模隐伏空区、地表塌陷程度及其规律与趋势等进行了详细监(观)测与数据分析。研究数据与废石回填工程实践均表明,崩落法采区上覆岩层内没有较大规模的隐伏空区,地表塌陷沉降是渐进可控的,而不是突变的,排废人员与设备可以安全地在塌陷区及周边进行排废作业。     

崩落法上覆厚大岩层崩落及破裂特性综合研究EI北大核心CSCD

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采,形成了规模巨大的采动区域,上覆岩层厚度达627～750 m。为了掌握上覆岩层中崩落、开裂与高应力集中区的范围及发展趋势,防止突发性的大规模动力地压灾害的发生,矿山采取多通道微震监测技术、巷道观测和钻孔探测相结合的方法,对上覆岩层进行全面监测和研究。通过多通道微震监测技术对上覆岩体中高应力集中区破裂源进行高精度定位,确定高应力集中区及其变化过程,并据此推断开裂带的外边界;同时基于双力偶点源理论,分析得到震源破裂类型为以体积增加的张拉型为主、压剪切破坏与混合破坏为辅。在专门的巷道中,通过人工直接观察,确定崩落边界、开裂带的内、外边界;地表深钻孔探测作为辅助性手段,用来确定（验证）开裂带的外边界。将这3种技术手段结合起来对2011～2013年间上覆岩层不同时期的崩落带、开裂带与高应力集中区进行综合监测,得到不同时期高应力区、开裂带和崩落带的发展过程。研究表明,上覆岩层中崩落与开裂发展过程是一个缓慢渐进的过程,不会产生大规模的突变型崩塌冲击地压灾害。本文研究成果对矿山的安全生产具有重要的指导作用。     

微震监测技术在柿竹园矿地压监测中的成功预警案例

微震监测在柿竹园矿地压管理中取得了较为良好的应用效果,通过对顶板垮塌与矿柱垮塌2次成功预警案例的研究,说明了利用微震事件率来作为岩体垮塌预警准则的多样性与复杂性;且得出了岩体从产生破裂前兆到垮塌失稳一般会经历较长的时间跨度的结论.     

大红山铁矿地压综合监测系统的初步应用研究

介绍了微震监测系统、常规地压监测网及围岩变形自动监测及报警系统在多区段大规模开采的大红山铁矿的初步应用研究.对钻孔应力计在安装初期自身所受多种应力所表现出来的情况进行了分析,提出了自适应期应力分解为几个主要组成部分的构想.对矿山地压近阶段安全进行了分析评估.利用定期测量实地数据和依靠光缆及网络技术传输的实时数据信息,实现了对矿山地压活动的监测预警,并有效可靠地指导了矿山安全生产.综合地压监测技术将在今后的矿山安全管理中起到更重要的作用.     

基于微震监测的大爆破后诱发余震特性研究

矿山井下大爆破高强度开采扰动使围岩体中应力重分布剧烈且复杂,因此监测和研究大爆破后在复杂采空区环境下矿柱和围岩体中诱发的余震特性对于掌握应力重分布特点具有重要意义。利用先进的36通道全数字型微震监测系统对柿竹园矿一次装药量约为437 t的井下中深孔特大爆破过程及余震进行了实时连续监测,在监测的基础上研究了大爆破后围岩体中余震震源的时空分布特征及能量释放特性,得到了余震发生最剧烈的阶段为大爆破后0.5 h内,应力重分布的高应力区是余震事件积聚区域。同时通过余震事件波形的P波初动分布对余震事件积聚区进行了震源机制解答,得到了震源处的破裂类型为剪切型破坏,该破裂类型与现场观察结果相一致。通过对大爆破过程和大爆破诱发余震特性的监测和分析,为柿竹园矿下一步的回采顺序提供了合理化建议。     

香炉山钨矿特大采空区地压微震监测技术应用研究

香炉山钨矿东区形成了形状复杂、体积巨大的采空区,地压灾害问题突出。为了确保矿山生产安全,该矿成功地建立了国内属先进的48通道全数字型微震监测系统。本文简要介绍了多通道微震监测系统的组成及技术特点,重点分析了微震监测技术在地压灾害预警、应力集中危险区域圈定、指导采矿设计、矿区整体地压活跃程度评价与监控民采盗矿等方面的成功应用实例,证明了微震监测技术已经成为该矿山残采区地压监测、生产安全预警的基本手段。     

导爆索-导爆管起爆网路在多点爆区联合起爆中的应用

地下矿山多个爆破区域同时爆破时,爆破总药量大,尤其爆破区域相距较远时,爆破网路组网困难,且组网后网路较为复杂.导爆索-导爆管复合起爆网路具有起爆能大、传爆速度快、传爆距离长、网路结构简单、连接可靠等优点,可有效解决多个远距离爆区同时起爆的爆破网路组网问题.某矿山两个分段的三个爆破区域需同时起爆,爆破矿石量6.1万t,采...     

矿山微震波形特征自动模式识别算法研究

微震监测技术在矿山的应用需求日益增加,但还没有实现对有效信号与噪音信号的自动识别,严重制约了其应用效果与推广普及.深入研究与梳理了矿山强噪音环境下各主要待识别模式类,分别为凿岩、无轨设备行驶、溜井倒矿、电磁干扰、爆破与有效信号共六类,将有效信号模式类分为小能量事件与大能量事件2个子集,详细研究了各模式类的发生机制.通过...     

确定弹性应变能指标的岩样卸载点的声发射方法

弹性应变能指标方法是岩爆倾向性评判中应用最多的一种方法,但该方法的一个技术难题是在实验中难以确定卸载点。在武夷山隧道工程的岩爆倾向性评价的室内试验中结合岩石的声发射监测技术,试图解决这个难题,并利用弹性应变能指标法对该隧道的岩爆倾向性进行了评价。试验研究结果表明,采用声发射监测技术并利用岩石峰值破坏前声发射突增的特性,可以较好地控制初次加载达到岩石峰值强度的80%以上,且在岩石不发生破坏的情况下及时卸载,从而能很好地满足弹性应变能指标法对岩石加卸载条件的要求,提高了测试结果的可靠性。同时,本实验得出该隧道具有发生中等岩爆的倾向性的结论。     

单轴多级循环加载岩石声发射分形特性试验研究

通过对三种岩石试样进行单轴循环加载试验,获得岩石试样加载过程中声发射事件率、能量率和空间位置分布数据。运用相空间重构理论直接从时间序列上通过G-P算法求得事件率和能量率关联分维,根据柱覆盖法求解得到声发射事件源空间分布关联分维。研究结果表明,声发射事件率、能量率和空间分布都具有分形特性,且声发射源空间分布分形特性最为显著。相空间的选取对关联维数有一定影响,相空间取值为4时能够较好地计算关联维数。将不同加卸载循环声发射源空间分布的变化趋势和声发射源空间分布关联维数变化趋势进行对比发现,声发射关联维数能够很好地反映岩石内部损伤破坏的发展。在等压加卸载条件下,声发射源空间分布关联维数显著突增。随着加卸载循环应力的增加,关联维数总体呈下降趋势,在达到较高应力时,关联维数则在较小区间内波动或下降趋势变得极其缓慢。该特点可以作为矿山地压微震监测预警的参考依据。