深井金属矿床高效开采及地压监控技术研究
煤矿开采技术研究
煤矿开采技术研究摘要：煤矿开采方法及技术对煤矿的安全生产、生产设备能力的发挥、生产成本、经济效益有着十分重要的作用。
一个煤矿的生产经营状况，除了自然地质条件和管理水平外，主要取决于开采方法的先进性和适应性。
因此，本文仅围绕实现煤矿的“安全、高效和低成本”的发展目标，对煤矿开采技术做了一些简单的探讨。
关键词：地下采煤开采枝术1 采煤技术目前，我国采煤技术已经成熟，放顶煤开采技术的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产水平。
（1）煤矿高效集约化生产技术、提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。
（2）开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题：硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小条件下的硬厚顶板的控制技术，主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板处理技术，使直接顶能随采随冒，基本顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证了工作面的安全生产。
硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小，硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤随采随落，提高其回收率。
顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术研究，既有利于顶煤破碎和顶板控制，又有利于放顶煤的新型液压支架选型，合理确定后部输送机能力。
（3）缓倾斜薄煤层长壁开采，主要研究开发体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。
金属矿山地压控制技术研究现状与发展趋势
１ 金属矿山地压控制技术 的研究 内容
矿山地压控制技术 涉及到地质 、 采矿 、 岩石力 学、 机械、 电子 、 计算机 、 通讯等多 门学科知识 和技 术， 它的进步和发展离不开对 矿山地压属性的科学 认识和正确把握， 离不开及时可靠 的地压监测系统 的建立健全 、 离不开高速有效的井巷支护和岩层加 固方法和技术 的发展和完 善 。矿 山地 压控制技 Ｊ
中图分类 号 ：Ｄ Ｔ３
文献 标识码 ： Ａ
随着高效率采 、 运设备 的出现和大量落矿采 装、 矿技术的发展 ， 矿山生产趋于大型化 、 连续化。同时
矿山日益向深部发展 ， 所面临的地压控制是首先有 待解决的技术问题 。它对 ２ 世 纪矿 山向开采纵深 ｌ 化、 规模 大型 化、 全高 效 化方 向发展 具有 重 大 安
摘
３４ ２ ２ 北京矿 冶研 究总院 ， ３ ２４；． 北京
要： 简要介 绍 了金属矿 山地压控制技术 的研 究 内容， 综述 了国内外地压控制技术研 究进 展 ， 出了我 国金 指
属 矿 山地 压控 制研 究存 在 的 问 题 和 发 展 方 向 。 关 键 词 ： 属 矿 山 ； 压 控 制 ； 术研 究 ； 展 方 向 金 地 技 发
意 义。
段， 都应该与矿区岩体地质及开采条件有所侧重选 择， 否则就不能得到好的效果 。
１３ 地压 活动规 律 ．
根据现场的岩体力学实验、 工程地质力学的调 查结果及地压监测的结果 ， 研究采矿工程岩体的应 力活动 、 变形移动及崩落的发展状态 ， 探讨地压活动 规律和地压控制措施 。
术研究 主要 包括 ５方 面的 内容 。
１ １ 地质岩 体 的物理 力学 性质 ．
金属矿山井下开采采矿方法及安全管控措施
3.1井巷施工安全管控措施
为有效防范地下矿上无轨运输巷道施工中的安全问题，企业务必要组织技术论证，主要就单线或者双线施工方案展开论证，结合实际状况制定施工安全措施。如果要进行单线设计，也可以将双线错车道作为辅助，确保有色金属矿山井下中部车场以及整体运输的安全进行。同时，对运输道路曲率半径进行计算的时候，应将车辆的综合参数考虑进来。接下来，我们将7t运输设备作为例子展开论述，应控制其道路曲线曲率半径在12-15m左右。若运输设备为7t以下，道路曲线曲率半径可以控制在9m左右。此外，针对地质结构破碎区域，应提前勘探好，并采取针对性的支护措施，诸如喷锚支护、喷射混凝土等措施来确保整个围岩和巷道顶板的稳定性。
金属矿山井下开采采矿方法及安全管控措施
摘要：我国拥有丰富的矿产资源，矿产资源的安全高效开采为工业稳定发展提供了保障。相对于煤矿而言，金属矿山矿产资源赋存的地质条件更为复杂，开采施工难度更大。因此文章重点就金属矿山井下开采采矿方法及安全管控措施。
关键词：金属矿山；井下开采；采矿方法；安全管控；措施
2020年是我国全面建成小康社会的决胜之年，平稳健康发展经济是符合当前社会发展需要的，工业在我国经济发展中有着举足轻重的地位，保证工业的稳定向上发展至关重要，而矿产资源作为工业的源头，是工业发展的基础，因此矿产资源的安全高效开采与经济的发展有着密不可分的关系。金属矿山生产是我国各行业获取金属材料资源的重要工作，金属矿山井下生产的采矿方法较为多样，实际生产中要根据矿山具体情况选择科学的井下采矿方法，同时还要根据采矿技术方案进行安全风险预估，制定全面的安全管控制度，提升金属矿山生产的安全性。
1金属矿地下开采的概况
金属矿的开采主要分为露天开采和地下开采两种形式，所谓金属矿露天开采，是指用一定的采掘运输设备，在敝露的空间里将金属元素开采出来的工程技术；所谓金属矿地下开采，是指将金属元素矿床在半封闭空间中规模化开采出来的方式方法。
关于煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究
严格的监管。并且，对煤柱展开实时的监测。针对钻孔应力 观测技术而言，在具体的运用过程中，能够将煤矿采掘的整 个过程清晰地显示出来，也可以对现场存在的危险区域进行 精准地分析，明确存在的各类危险因素，尤其是对卸压等危 险措施，能够具有较为良好的成效。
[3] 张绍忠，张振国，刘长水.开滦煤炭深部开采冲击地压发生 规律与监测技术研究[J].河北煤炭,2019, 000 (002): 12-15.
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【作者简介】
通常情况下，采掘扰动后，围岩聚集能量的特征主要可 以体现在两个方面。一方面，因为矿山具有较大的压力，并 且压力会重新地进行分布，围岩内会聚集非常多的能量，然
后随着不断的改变而进行逐步地释放，为围岩造成了不同程 度的冲击影响，最后使得围岩遭到了严重的干扰和破坏。另 一方面，对围岩聚集弹性造成了较大的损坏，并逐步地释放 出驱动力，致使围岩的深部出现了速变的情况，当达到一定 程度之后，会被高应力所干扰和阻碍。一般而言，由于受到 深度的干扰，致使区域应力集中会出现增大的现象。通过深 层次的研究可以明确，支撑压力峰会随着岩深度而出现不同 程度的阻碍，同时峰值也会在很大程度上得到提高。
【参考文献】
[1] 谭云亮，郭伟耀,辛恒奇，赵同彬,于凤海，刘学生.煤矿深部 开采冲击地压监测解危关键技术研究[J].煤炭学报,2019, 44 (01): 160-172.
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深部开采地压控制的研究_潘立友
矿井向深部延伸, 巷道地压大、支护困难的矛 盾突出, 巷道显现以底鼓为主。根据对深井巷道现 场 观测, 巷道底鼓现象具有以下特征: ( 1) 巷道底 鼓量大, 产生底鼓的巷道比例增加。( 2) 煤岩体蠕 变明显, 随深度增加, 巷道变形随时间变化而发展。 ( 3) 巷道底板岩体的破裂范围较大。( 4) 巷道的底 鼓受外界的扰动非常敏感。如赵各庄矿底板巷道受 动压影响, 十水平以下巷道采动影响后需返修。
Study on the separation and the broken law of top-coal in longwall top-coal caving mining —— JIA Guang -sheng etc.
T he paper analyses the influence o f cr acks on the breaking of to p-coal in longw all to p-coal caving mining . By the observ atio n in situ, the paper studies t he separ ation and bro ken law o f top-co al in differ ent distances t o the wall and different heig hts on suppor t.
工作面实测煤层深孔基点变形量和变形速度, 可获 得该工作面内应力场的范围达 15 m 以上, 较浅部 内应力场范围明显增加。
1 支承压力变化规律
1. 1 支承压力与采深的关系 根据深部开采的支承压力变化规律的有限元
模拟结果分析, 可以得到: 应力集中系数( K ) 随采 深的增加而呈减小的趋势, 煤壁前方支承压力的集 中程度降低, 支承压力峰值明显增大( 见图 1、2 所 示) 、支承压力分布规律为: 随采深的增加, 应力集 中程度减小, 而区域的宽度增加。
有色金属矿山深井采矿技术分析
有色金属矿山深井采矿技术分析摘要：近几年，在各行各业发展中，针对有色金属的需要量日益增加，但是有色金属的开采量却表现出了逐年削减的现状，主要原因是处在矿山浅层的资源已被开采殆尽，稀少的资源数量无法满足社会较高的资源需要量。
而且，通过勘查有色金属资源布局状况发现，矿山深部有许多有色金属，但挖掘难度很大，常规技术不能够直接开挖资源。
对于这个问题，要求矿产技术人员着重探究深井资源开采方法，根据开采难点研制最好的有色金属矿山深部开采方法，进一步提高这种矿山开采效果及效率，基于开采获得的许多资源迎合市场需求，促进有色金属行业的长期稳定发展。
关键词：有色金属矿山；深井采矿技术；充填开采1深井采矿概述深井采矿方法主要指针对深度大于800米的矿山展开开采活动的方法，相较于浅井与中深井，深井开采方法面临着许多问题，像技术问题、经济问题以及安全问题等。
相较于浅井开采方法，深井开采于采矿方式上基本一样，也有充填法、空场法以及崩落法三种，但是在开采过程，针对结构参数、回采步骤与回采方法等，均要根据深井矿山特征进行合理调节。
当前，考量深井矿山的独特性，充填开采法使用最为普遍。
深井采矿存在几个比较的特征：①地压很大，原岩应力高，矿山压力的呈现比较强烈，岩体塑性大；②地温大，一般情况下，地温和深度是线性关系，它的增高率能够通过温度梯度代表（℃/hm，hm=100m），当地质环境不一样时，地温梯度也将不同，通常情况下式4℃/hm。
③瓦斯浓度高，有些含瓦斯矿山，深部开采过程，瓦斯绝对涌出量将随着开挖深度的加大而增多，瓦斯突出频度高，吐出量也比较大2有色金属矿体深部开采技术2.1盘区房柱法盘区房柱法是目前一种先进科技，在使用时应当在操作场地建立一个矿房，在其中进行回采工作。
修建矿房时，要根据矿山深井的方向进行合理划分，促使该位置能够形成矿柱、矿房。
采矿阶段要保证不能处置采矿区，然后对作业范围顶板、下板面的矿层展开检查，通过检查如果矿石具有一定的稳定效果，顶板和下板质地较硬，并且顶板位置形成了厚岩层时才能够开始采矿工作。
煤矿矿压预警与监测技术研究
煤矿矿压预警与监测技术研究摘要：针对千米垂深矿井近距离极薄保护层与被保护层协同开采条件下的矿压动态监测与围岩稳定性控制难题，通过现场矿压动态监测与数值模拟手段，构建工作面矿压动态监测机制，探究围岩稳定性。
结果表明：综采工作面超前影响明显范围为15.0~30.0m，超前支护的范围可调整至30.0m。
在老顶周期来压期间，回风巷瓦斯浓度不断增大。
通过数值模拟分析得到随工作面推进距离的增加，保护层己15-15108综采工作面采空区侧向围岩支承压力呈先增大而后趋于稳定的趋势变化，竖直位移则呈先增大后减小的趋势变化。
关键词：千米深井；矿压显现；围岩稳定性。
1前言近距离煤柱下特厚煤层综放开采过程中，由于工作面采用综采放顶煤一次采全厚开采强度大，煤层结构较为复杂，在上覆近距离采空区煤柱下开采，临空隔小煤柱开采，采动破坏影响较为明显，对围岩运动规律、矿压显现、顶板控制等具有较大差异性。
近年来，随着我国煤矿综采设备机械化、智能化程度不断提高，工作面单产单进水平逐步提升。
煤层工作面长度的增加，能够降低工作面回采巷道掘进工作量，减少综采工作面搬家次数，提高煤炭资源采出率，最大限度地发挥综采设备的利用率，提高工作面单产，因此超长工作面在我国各大矿区的应用日益广泛。
但是，煤层沿倾斜方向采出空间随工作面长度的增大而增大，为覆岩运移创造了更大的空间，导致工作面压力升高，矿压显现强烈。
近年来，针对超长工作面矿压显现规律的热点问题，我国学者专家及矿山科技工作者进行了大量研究。
2工作面矿压动态监测方案与结果分析2.1监测方案设计2.1.1监测设备的安装布置（1）矿压监测压力监测分机的布置在工作面现场对液压支架所受压力变化进行动态测试。
工作面自第1架开始，每隔10架安装1台顶板压力监测传感器，共12台，每台压力监测分站监测1台液压支架。
（2）顶板离层仪的布置在工作面上、下进风巷距工作面切眼向外每50m安设1台顶板离层仪。
2.1.2监测方式（1）矿压监测方式：①采用KJ533型矿用无线多功能监测设备在工作面平均布置12台分站，通过无线传输功能上传至各分站，分站将信息传送到计算机中进行分析统计。
金属矿山深部智能开采现状及其发展思路探索
金属矿山深部智能开采现状及其发展思路探索摘要：深部安全高效开采属于当前我国金属矿产资源开发所面临的重要问题，而“三高”也就是高温、高压、高地应力导致传统采矿方法困难。
世界各国都在开展深部智能开采研究。
本文系统分析了国内外智能采矿的发展现状，从多个矿山智能化建设案例总结出我国矿山在开采环境智能感知、提升运输自动运行、采掘遥控作业、辅助系统无人值守、生产计划和调度智能决策等方面的进展，剖析了我国金属矿深部智能开采存在的问题，并对我国金属矿深部智能开采发展策略提出了建议。
关键词：金属矿山；深部智能开采；现状；思路探析目前我国对于有色金属资源量的需求将大幅度增长，在资源的消耗度上也达到前所未有的高峰期。
以为有色金属的需求过大，浅部资源提供的原材料供给远远不能满足社会建设需求，深部矿产资源的开采利用势在必行。
相较于浅部而言，地质采矿条件发生了质的变化，深部资源开发面临着更为严重的安全生产挑战。
现阶段对于深部开采尚无明确定义及划分标准，但由于开采需求，各国专家学者也都给出了“深部”的定义。
一、目前深部开采上存在的问题在进行深部开采过程中，复杂地质力学条件使矿山采准工程受“三高一扰动”的影响，对于深部资源的开发利用有严重的限制。
以岩爆为主的深井地压灾害问题严重威胁着矿山高效生产及人员财产安全，严重恶化了矿山生产条件，降低了生产效率，高井深则使得矿山提升、通风、排水难度不断加大，增加了矿山的投入成本，采矿扰动则导致巷道所承受的围岩压力远远大于原岩应力，从而引起岩体错位和破坏，进一步增加了资源深部开发利用的难度。
因此，深部开采面临着地压不断增大，岩爆频繁发生，岩石不断软化，巷道越来越不稳定，巷道支护困难，地温逐渐升高，矿山提升、通风、排水难度不断加大等一系列问题[1]。
在这一系列问题中，解决高应力所带来的安全问题是深部资源开发利用的重要前提保证，对深部开采技术的发展尤为重要。
近些年来，国内外越来越多的专家学者加入了对深部高应力问题研究的行列，并且取得了一些重要研究成果，但是由于深部岩体工程环境的复杂性，高应力问题仍然是困扰深部资源开发利用的重大科学难题。
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深井金属矿床高效开采及地压监控技术研究大规模开发深部金属矿产资源,是我国矿业可持续发展所面临的重大前沿课题之一。
针对冬瓜山铜矿深井开采关键技术问题,结合“十五”国家科技攻关课题“复杂难采深部铜矿床安全高效开采关键技术研究”(2004BA615A-04),采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法,对深井金属矿床高效开采与地压灾害监控关键技术进行了深入系统的研究。
(1)针对冬瓜山矿床初步设计推荐的采矿方法所存在的技术问题,开展了深井高应力环境下、缓倾斜特大型金属矿床采矿方法优化研究。
优化了盘区和采场布置方式,简化了采准工程,降低了采切比;确定了合理盘区隔离矿柱宽度和采场结构参数,提出了长进路双采场堑沟式底部结构,形成了以暂留隔离矿柱阶段空场嗣后充填采矿方法为核心的深井缓倾斜金属矿床大规模安全高效开采方法,有效地突破了初步设计推荐的采矿方法存在的技术瓶颈。
(2)采用数值模拟分析的方法,结合冬瓜山铜矿的具体开采技术条件,研究提出了深井大盘区、大采场、大产能缓倾斜厚大矿体安全高效开采合理的回采顺序,以确保矿山具有持续稳定日产万吨的生产能力和回采过程安全。
(3)设计并构建了服务于回采区域关键地点和重点工程的围岩应力应变监测系统和服务于整个回采区域的微震监测系统,实现了深井开采岩爆与地压灾害致灾环境的网络化实时监测。
(4)开展了基于微震监测的深井开采地压活动规律研究。
圈定了首采地段不同时段的地压活动集中区域,研究获得了井下不同震动检测波形的特征和成因;采用量化地震学原理研究了开采岩层的应力变形强度分布,评价了现有开采条件下盘区隔离矿柱和回采采场的地压活动状况及其稳定性。
提出了不同类型震动波形的分类识别和处理日常地震信号波形的方法,提高了地震信号处理速度和准确性。
(5)通过对微震监测数据的研究,揭示了现有开采条件下首采地段开采诱发的地压活动时空变化规律。
研究表明,目前的地压活动主要是由采掘活动引起,首采地段地压活动集中区与采掘工程相对应,在时空上随采掘活动的改变而发生变化;随着回采和采准工作的进行,应力不断地重新分布,应力和变形是波动的。
目前累积位移量和应力都较小,说明地压活动较弱,总体来看,岩层是稳定的。
(6)结合冬瓜山铜矿采矿巷道不同的围岩特性和工程部位,研究确定了采矿
巷道(硐室)岩体失稳破坏的主要模式,提出了对于不同的巷道进行有效支护的不同方法和有关参数。
(7)根据充填对地压控制的作用机理,结合冬瓜山铜矿开采实际,研究确定采用高浓度全尾砂料浆充填采空区,以有效地控制开采引起的地压灾害。
通过全尾砂充填料浆配比和强度试验研究,以及对采场充填档墙进行受力分析,提出了采场不同位置采用不同料浆的灰砂比,并确定了底部结构单次充填高度。
(8)研究了冬瓜山矿爆破振动控制技术,获得了爆破振动衰减规律以及爆破振动作用下采矿巷道动态应力比安全判据,提出了采用控制段药量降振的具体措施。
研究成果已成功应用于冬瓜山铜矿首采地段的生产实践中,取得了良好的实际效果。