硬岩采场新型预应力膨胀支柱的研发及应用

针对硬岩采场原岩矿柱损失率高、传统人工矿柱无法有效接顶等难题，利用自主研制的膨胀材料水化反应后体积增大特性，研发一种新型预应力膨胀支柱;基于室内和现场工业试验，测定其膨胀力学性能和承载机制.试验结果表明，桶式膨胀装置(即膨胀支护动力源)在约束条件下，随着膨胀材料装填量的增加，其主动支撑力增加，且增幅逐渐加大;在全约束且满装膨胀材料的条件下，主动支撑力可达500kN.预应力膨胀支柱具有架设周期短(约4h)、主动支撑力大(约600kN)的优点;在房柱法残留矿柱回收过程中，预应力膨胀支柱呈现出应变硬化承载特性，原岩矿柱的负载能够成功地转移至预应力膨胀支柱之上;在确保顶板安全的条件下，试验采场经济效益增加170万元.     

沂南金矿极限跨度理论在采矿中的研究与应用

沂南金矿是我国大（二）型黄金采选冶综合企业，经过50多年的生产，采矿方法主要是房柱采矿法和浅孔留矿法．对房柱采矿法和浅孔留矿法具有成熟的工艺技术和丰富的生产经验。但是经过对老采空区的调查研究，有的采空区多年未变样，有的却是支离破碎．由此可以对矿房的极限跨度进行研究，从而尽可能多的回采矿量，又能保证矿房的正常安全回采。     

深部厚大矿体回采顺序设计及优化研究

针对高应力环境下的深埋厚大矿体，开展安全高效回采顺序设计及优化研究，基于产能、技术和经济指标要求，提出了5种合理的矿房回采顺序和4种矿柱回收顺序，并利用FLAC3D进行数值计算分析.计算结果表明:在回采矿房的5种合理方案中，先开采1#，5#，9#，16#，12#矿房，后开采3#，7#，10#，14#，18#矿房的“大间隔分散布置”的方案，应力集中程度最低，位移变化最小，采场安全性最高，即为矿房的最优回采顺序；在回收矿柱的4种合理方案中，先回收2#，6#，11#，15#矿柱，后回收4#，8#，13#，17#矿柱的方案，应力集中程度最低，采场安全性最高，为最优回采顺序.比较不同方案的应力分布规律和顶板位移变化规律，可以看出，盘区内采场回采后，压应力向盘区中央的矿柱迁移，在盘区内间柱处产生应力集中区，易导致间柱内采准巷道发生变形及顶板垮落现象，需加强支护工作.     

浅部隔离煤柱对覆岩运移的控制及其合理留设

为了揭示西部浅埋工作面沿倾向方向开采时隔离煤柱对覆岩运移的控制作用,以大柳塔煤矿为工程背景,采用相似材料模拟试验方法,分析工作面开采中隔离煤柱对覆岩垮落、移动变形的控制作用及其应力变化特征,并确定煤柱的合理留设。研究结果表明,采区倾向方向上,由于工作面间存在隔离煤柱,各工作面开采会形成彼此独立的垮落带,隔离煤柱有效地分隔了相邻工作面垮落空间的横向贯通和纵向扩展,隔开了相邻工作面上覆岩层沉降曲线;覆岩垮落高度与工作面倾向开采长度密切关系,非充分采动较充分采动时覆岩垮落高度明显降低。在煤层开采过程中,留设30 m宽的1^#~4^#煤柱处于稳定状态,但3^#、4^#煤柱安全性较低。理论计算出了2^-2煤和5^-2煤合理煤柱宽度分别为18.6 m、24.5 m,得出了避开煤柱集中应力与控制地表均匀沉降的上下煤层煤柱最佳错距为95.5 m。     

采动影响下回采巷道围岩控制技术与区段煤柱尺寸优化

区段煤柱合理宽度直接影响动压回采巷道围岩控制效果。本文针对崔家寨矿5~#煤层E12505工作面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形,并对支护参数进行系统优化。继而根据三维应力状态下煤岩体的极限平衡理论,推导出合理煤柱宽度理论值,同时采用FLAC~(30)模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况。理论计算与数值模拟结果综合对比,确定了崔家寨矿5~#煤层回采巷道合理支护参数及煤柱尺寸(6~7m)。研究成果为复杂应力条件下巷道围岩稳定性控制、煤柱宽度的合理留设提供了理论依据。     

无间柱连续采矿的岩石力学优化

金属矿山实现采矿连续工艺已成为采矿技术发展的大趋势,无间柱连续采矿是井下高阶段、一步骤回采的高效采矿技术．作者在阐明无间柱连续采矿技术思路和优点的基础上,采用有限元数值模拟法,对地下金属矿山阶段开采留间柱和不留间柱以及不同回采顺序的地压规律进行多方案分析和比较,为无间柱连续采矿的应用提供了理论依据．     

非均匀条带开采煤柱稳定性及地表变形规律分析

采用理论分析及数值模拟相结合的方法,分析了非均匀煤柱条带开采中的煤柱稳定性及地表变形规律,并与常规均匀条带开采进行对比。结果表明:条带开采中,煤柱受力存在明显的不均匀性,最中间的煤柱受力最大,两侧煤柱受力较小,塑性区宽度也稍小于最中间煤柱。随着最中间煤柱宽度的增加,所受应力逐步降低,煤柱弹性承载区面积逐步增大,煤柱的稳定性增加。从系统论的观点出发,要提高整个煤柱系统的稳定性,可以提高最容易发生失稳破坏的最中间煤柱的稳定性。同时,地表沉陷值从480mm减少为420,400mm,煤柱的冲击倾向性也降低。因此,非均匀煤柱条带开采有利于提高煤柱承载系统的稳定性,减少地表沉陷及冲击地压的发生。     

深井采空区宽条带煤柱受力状态研究

为研究深井采空区宽条带煤柱受力状态,对唐口矿千米深矿井宽条带开采采空区煤柱受力状态进行了实际观测和分析.结果表明:距煤柱边缘6～8m区域为压力峰值区,距边缘10m区域承载附加应力较小;在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落;越靠近煤柱内部,其实际支撑能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2MPa;深井覆岩外应力拱所需承载的覆岩重量要比浅井大得多,煤柱外应力场峰值和影响范围都明显大于浅井.     

基于FLAC3D金川二矿区双中段充填法开采回采顺序研究

金川二矿区双中段开采属于高地应力下开采,面临水平矿柱、大体积回填体失稳等诸多风险,为了保证金川矿区生产安全,该文针对金川二矿区中双中段开采稳定性问题,以金川二矿区1 000 m中段与850 m中段同时开采为研究对象,建立矿体三维模型,采用数值模拟方法进行回采顺序优选,设置三种对照方案,分别为:从左到右依次开采、从两边到...     

急斜特厚煤层开采方法转变顶板垮落及防治

急斜特厚煤层的开采在中小型煤矿一直沿用大放高非机械化开采方式，造成采区回采率低下，煤损严重。由于目前的煤炭效益越来越好，许多原有的地方煤矿开始进行采煤方法的改革，其中在从房柱式开采向综放开采转变过程中出现的顶板垮落现象直接危害到工作面的安全生产。文中通过相似模拟实验对此进行了研究，得出控制顶板垮落动力灾害的关键在阶段煤柱的留设。     

辽阳石膏矿Ⅰ膏组分采房柱采矿法的研究与应用

针对经过该矿实际条件并反复实践,对石膏组矿体采用一次采全高的分采房柱采矿法进行试用并取得了成功,而且在全矿推广使用,提高了矿井生产的安全性,减少了矿柱损失,增加了我矿经济效益。     

边角煤开采在镇城底矿的应用初探

镇城底矿由于断层多且比较发育、煤层顶底帮弱、局部地方低于奥灰水水位超过90m属于带压开采等不利因素形成了很多边角煤地段。该矿南一、东二采区都已进入收尾阶段,由于断层切割、无炭柱的影响留下多处不规则段。此类边角煤及煤柱在采区收尾封闭前如不及时回收,将会丢失。为了延长矿区寿命,尝试采用轻型支架放顶煤工艺进行边角煤回采、窄小煤柱回采及变采长壁式回采,取得了良好的效果。     

基于ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟厚大矿体开采方案与采场稳定性研究

针对淮南某厚大铁矿-500 m中段采场回采,应用FLAC3D建模并进行开挖模拟.对不同开采方案中采场稳定性进行研究分析表明:采场开挖后,在采场四周角落处应力集中最大,易产生剪切破坏,在顶板中央发生位移变形最大,采场顶板容易垮塌;采场长宽为30 m×30 m时,采用两矿房或三矿房同时回采,采场保持稳定,最大应力集中系数为1.5,矿岩自身强度满足自稳要求;采场长宽为40 m×40 m,三矿房同时回采时,由于采空区暴露面积过大,集中系数达1.7,顶板受拉且充填体受压发生剪切破坏,矿岩不足以维持自稳状态.在大规模开采条件下,最终选定采场参数30 m×30 m三矿房同时回采为矿山开采方案.     

综采工作面回采巷道煤柱应力分析与参数优化

通过对大同煤矿集团有限责任公司同家梁矿81015综采工作面回采巷道煤柱中的应力观测，分析了回采工作面采动期间煤柱应力分布规律。运用数值模拟方法，研究了不同煤柱宽度下巷道围岩变形和破坏特征，确定了比较合理的煤柱参数，最后介绍了应用实例。     

基于三维实测的复杂边界矿柱回采崩矿方式数值优化

针对某大型地下金属矿山存有大量复杂边界矿柱的工程实际,为了优化设计复杂边界矿柱回采崩矿方式,结合CMS精密探测技术,运用矿山三维建模软件SURPAC对复杂边界矿柱进行了三维可视化建模.在此基础上,构建了复杂边界矿柱的块体模型,并导出其数据文件,采用接口程序将其导入数值分析软件FLAC3D中,实现了复杂边界矿柱数值模型的快速准确构建.模拟分析了后退式侧向崩矿和水平上向分层崩矿2种可行的回采崩矿方式,结合模拟过程中矿柱及充填体的力学响应特征,实现了复杂边界矿柱回采崩矿方式的数值优化.     

王封煤矿8号煤层煤柱变形破坏特征研究

通过对王封煤矿8号煤层采用刀柱法开采后采空区内残留刀柱煤柱弹塑性变形区的分析、煤柱承受极限载荷和实际承受载荷的计算以及对煤柱应力分析的研究,得出该矿8号煤层的煤柱不能完全塑性屈服,在煤柱上会产生应力集中,使煤柱处于稳定状态。     

露天转地下嵌入式复合型人工境界矿柱构建

针对传统方法处理露天坑底的矿量损失大、隔离效果差等缺陷,提出采用地下开采方法对露天坑底的矿体进行回采,铺设底部结构,使用混凝土充填采空区,构建露天转地下矿山嵌入式复合型境界矿柱的新方法.利用嵌入式复合结构对充填体进行连接,在完成进路假底铺设、进路充填、进路与围岩间、进路与进路间、进路与沟槽间的锚固连接后,形成完整的覆盖矿体的10m厚的人工境界矿柱.数值计算表明,嵌入式复合型人工矿柱的施工过程对于边坡的应力场与塑性区影响不大,不会对边坡的稳定性产生影响.工程实践表明,嵌入式复合型人工矿柱铺设的同时对矿体进行回收,回收率可达95%,铺设的境界矿柱密闭性良好,具有隔水、防洪、承压能力,能很好地隔离露...     

王庄煤矿首个煤柱工作面空巷加固技术探讨

结合王庄煤矿首个煤柱工作面布置空巷多的特点,采取了相应的针对性修复空巷的安全技术措施,保证了整个过程中掘进、回采过空巷的安全性。     

岩溶水矿床开采的矿柱稳定性分析

谷家台铁矿是岩溶水矿床,在使用矿体顶板帷幕注浆防水的情况下,矿山采用点柱上向水平分层充填采矿法开采。针对矿柱稳定性问题,通过FLAC3D有限差分数值模拟方法,定量地计算和分析矿体开采过程中采场充填后不同开采步骤下采场点柱和间柱的应力、位移和塑性区的分布状况,模拟出它们随每步开采应力和应变的动态变化过程。根据模拟显示的间柱对上部矿体的支撑作用明显好于点柱结果,建议矿山在综合评价经济效益的基础上,可考虑每个矿房之间保留间柱,实现矿山的安全高效开采。     

大采高综采工作面区段煤柱的合理尺寸

以晋城煤业集团赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱留设为工程背景,通过理论计算、数值模拟及现场观测方法,分析大采高工作面煤柱尺寸对巷道围岩稳定性的影响.结果表明：赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱宽度应为40 m.5302工作面采用宽度40 m的煤柱进行巷道锚杆支护,效果良好,围岩完整、稳定.理论计算、数值模拟结果与实际情况相吻合,说明所设计的煤柱尺寸满足安全生产需要.该研究为大采高综采工作面区段煤柱合理选择提供了依据.