复杂窄矿脉采空区探测及治理技术研究

发布时间：2020-05-15 02:10

【摘要】：在金属矿床开采过程中,采空区和尾矿库如影相随,贯穿矿山整个服务周期。如何确保它们的安全是维系矿山生产正常进行的前提,也是安全监管部门风险防控的重点。对于钨、锰、金等窄矿床的矿山空场法而言,极易引发一系列地压工程地质灾害。近年来,随着国家安全生产机制体制的逐步完善,此类矿山采空区也列入整治监管范围。因此,开展钨、锰、金等等金属矿山采空区治理技术研究,具有重要现实意义。论文在金属矿山防灾减灾背景下,以某钨锡窄矿脉采空区隐患治理工程为对象,综合工程地质学、岩体力学、图像处理、数值计算等理论,结合采用工程调查、三维激光探测、理论分析和数值计算、工程试验等方法开展研究。主要工作如下:(1)通过围岩节理裂隙产状、充填物及厚度、形状、节理间距等现场测绘调查,共调查测线9+5条,总长度为392.6+211.21m,有效节理数为1179+296条。矿山围岩为变质砂岩和板岩、煌斑岩、辉绿岩等,节理主要呈波浪型、平直型闭合分布,水平方向节理较少;优势节理产状为50°-70°、270°-280°,倾向为140°-150°、180°-190°,倾角为70°-90°;节理间充填物为碎石、石英、泥质等;岩体表面潮湿、渗水。(2)利用三维激光雷达探测成像技术,开展采空区探测,基本摸清了矿山采空区的数量、空间几何形态和位置分布等情况。未治理采空区体积约为47.28万m~3。已治理体积为59.6万m~3,其中废石充填体积为35.6万m~3,尾砂胶结充填为19.2万m~3。(3)选取该矿山大断面双轨运输巷道、“米字形”盘区密集采空区、三中段贯通采空区、大暴露面积采空区、沿走向长距离采空区等5种典型空区,建立数值分析模型研究窄矿脉空区稳定性,分析空区体积、形态、分布、距离等因素对富集矿块开采的影响,上部中段空区对深部开采的影响,大暴露面积采空区对矿柱顶柱的影响,比较充填前后、充填接顶率、充填体类型对周边采场作业的影响。(4)结合矿山现有的废石充填系统和全尾砂胶结充填系统,针对该矿山不同中段采空区赋存特点,提出了采用封堵技术治理+535m以上各中段采空区,采用废石和全尾砂充填技术治理+535m以下各中段采空区的方案,设计了各中段尾砂充填管路布设和废石充填进路。研究成果有效指导该矿山安全开采,提高本质安全水平;同时为国内此类矿山采空区治理提供技术支持,降低采空区工程地质灾害发生的概率。
【图文】：

空间分布,探测系统,采空区

机制体制的逐步健全，此类矿山采空区也列入整治监管范围。矿山原来的管理模不适应新形势发展的需要，纷纷加大技术投入，进行采空区治理。因此，开展钨、等金属矿山采空区治理技术研究，具有重要现实意义。2 国内外研究现状2.1 采空区探测国内早期对采空区探测时以钻探方法为主，随着科学技术的进步，物理探测法代钻探法在矿山行业得到广泛应用。物理探测法根据技术原理不同，可分为：直、遥感技术、高密度电阻率法等。目前，三维激光探测、地球物理勘探等是矿山探测应用最为广泛的探测技术。Peng L 等[1]利用三维激光探测 C-ALS 系统（图 1-2-1）系统，探测某金矿不同通采空区，结合矿山建模软件 Surpac，构建了某金矿采空区的三维实体空间模型2-2），，获取采空区赋存状态及空间分布等基本信息。

空间分布,采空区,三维实体模型

构建了某金矿采空区的三维实体空间模型（图1-2-2），获取采空区赋存状态及空间分布等基本信息。图 1-2-1 C-ALS 三维探测系统图 1-2-2 采空区三维实体模型李元辉[2]根据某铜矿地压活动观测结果，建立地压监测系统，根据信号波的波长和频率不同对地压活动和爆破作业进行区分，直观反应围岩变化及破碎情况。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD325.3

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