房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究
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房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究
房柱法开采石膏矿采空区失稳机理及稳定性研究
摘 要：近几年来，随着我国国民经济的不断增展，我国社会的建设也加快了步伐，经济建设的增长对石膏等非金属需要量不断扩大，我国石膏的年开采量一般以10%的速度向上增长。目前，大多数石膏矿山采用房柱开采法开采石膏，开采后的采空区对人们的生命安全造成了严重的影响，严重威胁着矿区的安全。近年来，随着安全事故的发生率越来越高，采空区稳定性研究具有越来越重要的作用，文章对房柱法开采石膏矿区采空区的失稳机理进行研究。
关键词：房柱法 石膏矿采空区 失稳机理
在我国，石膏矿区的采矿方式普遍采用房柱法进行开采，然而，房柱法开采的方式会导致矿区出现许多采空区，随着我国对石膏用量的不断增加，采空区越来越多，在矿区开采的过程中，不少矿区的稳定性严重不足导致采空区的安全事故越来越多，对人们的生命安全造成了严重的影响。据有关研究表明，采空区的稳定性主要由矿柱和顶板决定，因此，在保证采空区稳定性方面，要更加注重矿柱和顶板的稳定与安全。下面对石膏矿区的采空区的失稳机理和采空区的稳定性进行详细的阐述。
一、采空区稳定性的类型
随着我国社会发展和经济增长步伐的不断加快，我国对石膏的需求量越来越大，到目前为止，我国石膏矿区的主要采矿方式是房柱法，房柱法的开采方式主要以矿柱为核心，房柱法的开采方式使得矿区出现许多采空区，采空区的稳定性主要有矿柱和顶板所决定，据有关研究表明，我国房柱法开采石膏矿区的采空区的稳定性主要有以下几种类型：
一是矿柱和矿房的稳定性状态，由于矿区从上覆岩层到地表的稳定性均属于弹性变形的状态下，而地表下沉部分的稳定性则是由覆岩的弹性、矿柱的弹塑性和顶板的压入量共同构成。
二是在矿柱稳定的情况下，矿房中的顶板岩层部分的稳定性，顶最新【精品】范文 参考文献 专业论文
板岩层的稳定性是由于在矿房顶板岩层中具有平衡的拱结构，而矿房的地表下沉部分则是仍有具有弹性的岩层变形所导致的，顶板的变形又会对地表的下沉造成巨大的影响。
三是在矿房顶板稳定的情况下，矿柱的稳定性遭到破坏，这主要是由于矿柱上的载荷量超过了矿柱本身所能够承载的负荷量，从而导致矿柱坍塌，使得地表出现大范围的塌陷情况。
四是矿柱和顶层的稳定性都遭到破坏，由于矿柱的坍塌，顶板的稳定性的破坏从上层开始直接发展到地表[1]。
二、采空区的失稳机理
1.矿柱的失稳机理
矿柱的稳定性对整个石膏矿区具有十分重要的意义，在石膏矿区中，矿柱不仅能够有效的维护整个矿房的稳定，同时，矿柱在大面积空场的隔离，井巷、地表建筑物的保护等方面也发挥着十分重要的作用。下面详细的对矿柱的破坏模式和机理进行分析。
1.1矿柱的破坏模式
矿柱的稳定性遭到破坏的主要原因是石膏矿区在开采的过程中矿区的应力重新分布，矿柱的荷载量也随之增加，当矿柱中的应力状态超过了原岩的强度时，矿柱就会遭到破坏。矿柱的整体矿区的荷载量的承受能力与矿柱的大小、矿柱岩体的地质构造、围岩对矿柱的表面约束性等具有密切的关系。矿柱破坏的主要模式有三种，如图1所示。
图1矿柱破坏的三种模式
1.2矿柱的失稳机理
根据上述三种不同的矿柱破坏模式，矿柱的失稳机理也各不相同，第一种矿柱的破坏模式是由于矿柱受到一定的压力，同时这个压力超过了矿柱的极限强度，使得矿区的顶板、底板与矿柱的受压面出现巨大的摩擦力，是一种剪切式的破坏模式。第二种石膏矿区的矿层比较厚，高处采区大，矿柱的宽与高的比例较小，导致矿柱在荷载的情况下发生了横向的变形。第三种是由于矿柱的塑性变形区宽，变形的范围比较大而导致矿柱破坏[2]。
2.顶板的失稳机理 最新【精品】范文 参考文献 专业论文
由于采用房柱法的开采方式进行石膏矿区的开采，使得采空区在失稳的情况下，矿区有大范围的岩体会突然落下，从而形成一种剧烈的动力现象，大面积的采空区顶板落下的时间十分短，使得顶板落下时不仅由其重力作用会对矿区造成严重的冲击性的破坏，同时会在矿区内形成巨大的暴风，严重威胁着矿区的安全。
2.1顶板的破坏模式
采空区的矿区顶板破坏模式主要有三种，分别是整体坍塌模式、筒冒型冒落、拱冒型冒落。当矿区的采空区面积达到一定的范围时，矿区的采空区顶板会沿着采空区的壁切落至地表，从而使得采空区的顶板发生整体性的坍塌。而当矿区的开采面积达到一定的跨度时，矿区采场会出现覆岩筒状冒落的情况，第三种冒落方式是由于顶板在冒落之后，采空区会形成一个拱型的空间，在这个拱型空间中顶板出现拱型冒落。顶板的三种破坏模式如图2所示。
图2顶板的破坏模式
2.2顶板的失稳机理
与矿柱的失稳模式一样，不同的顶板冒落所导致顶板失稳机理也各不相同。首先来看顶板的整体坍塌模式，这种模式的破坏主要是由于矿区的开采的过程中，岩层会受到荷载量、风化等的影响，导致矿区的局部承载量增大，而荷载量超过矿柱的承载量时，矿柱失去了支撑矿区的作用，在矿柱的连续性和完整性均遭到破坏的情况下，顶板的冒落形成整体的坍塌。筒冒型冒落与整体性坍塌的机理相似，不同的是筒冒型冒落的情况下矿柱的稳定性还相对比较好，筒冒型冒落属于局部冒落的模式。拱型冒落是由于顶板的跨度比较大而岩石的强度则相对较低，顶板岩层在应力的影响下会导致顶板的岩层之间出现分离情况，这时会出现弯曲形成拱型，拱型的拉应力一旦超过了岩层的抗拉极限时，就会发生冒落。
三、采空区的稳定性分析
1.矿柱的稳定性分析
矿柱的稳定性影响因素包括了矿柱所能承载的荷载量大小、矿柱的宽与高尺寸、矿房的尺寸以及矿柱的强度和地质情况等。从矿柱的应力来看，矿柱面积的承载量指的是矿柱支撑范围内与地表相连的上最新【精品】范文 参考文献 专业论文
覆岩柱的负荷量。计算矿柱的面积承载量要计算矿柱的平均应力。其次是矿柱的强度，矿柱强度的计算如公式1所示：
（1）：Sp=St[0.64+0.36（Wp/h）]α，在这个公式中，α表示常数[3]。
2.顶板的稳定性分析
对于矿区采空区顶板的稳定性分析，据有关研究显示，伏萨尔梁是最重要的一种理论分析方法。这种理论分析方法对顶板的稳定性分析需要采用松弛迭代法的方式进行重复求解，然后根据结果对薄顶板层的张力、重力所引起的弯曲和侧向力对顶板的岩层进行分析。
四、结语
总之，矿柱和矿区顶板是影响石膏矿区采空区安全的主要决定性因素，要保证矿区采空区的生命安全，保证矿区的稳定，就要对矿区的矿柱和顶板的稳定性进行分析，只有在保证矿柱和顶板安全的基础上，才能真正保证矿区的安全稳定。
参考文献
[1]王贻明；罗一忠；兰小平.特大型复杂采空区条件下岩石力学与地压监控技术研究[A].和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C].2010.12.4-5
[2]王清来；石飞.超高超大采空区条件下残矿回采顺序优化与稳定性的数值模拟研究[A].有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C].2010.14.12-13
[3]许振华；王清来.复杂采空区条件下残矿回收与稳定性的有限元模拟研究[A].2011（昆明）中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C].2011.10.21-23
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某石膏矿采空区治理方案及安全技术措施
某石膏矿采空区治理方案及安全技术措施
何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩
【摘 要】某石膏矿采用房柱法开采多年,导致井下遗留较多采空区,随着下部矿体继续开采,未及时处理采空区,为井下生产增加了安全隐患.通过现场勘查和资料收集的方式进行采空区调查,根据统计好的采空区数量和位置,结合矿山现有开拓工程,进行采空区治理方案比选,最终确定密闭隔离-顶板自然崩落法治理采空区,采用巷道挑顶密闭法,并提出了相应安全技术及管理措施,基本消除井下采空区隐患,保证矿山安全高效生产.
【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2018(000)008
【总页数】6页(P156-161)
【关键词】房柱法;采空区;密闭墙;自然崩落法;安全措施
【作 者】何承尧;武飞;刘允秋;霍洪岩
【作者单位】浙江漓铁集团有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;天津矿山工程有限公司
【正文语种】中 文
某石膏矿采用斜井和竖井联合开拓，目前正在使用有3条斜井，1条竖井。矿山采用房柱法采矿，单翼对角式通风系统。目前主要回采Ⅱ、Ⅲ矿层矿石，井下按设计划分盘区，盘区长250 m，宽60 m，高应为矿体垂直厚度，在盘区内划分矿房进行回采。设计矿房宽8 m，留连续矿柱，矿柱宽4 m，矿房顶板护顶层厚度大于1
m。为减小顶板暴露面积，提高围岩稳定性，矿山开采时适当减小了采场参数，实际矿房宽度为7.5 m，矿柱宽度4.5 m，矿房高度为3.5～4.0 m。回采采用手持式煤电钻打浅孔炮眼，岩石粉状乳化炸药、导爆管雷管起爆。矿房内采用装载机出矿。目前主要开采-90 m以上的矿体，从2008—2016年末，共消耗矿石量561.08万t，2016年度共计消耗矿石量为110.95万t，其中，回采量为35.50万t(矿房回采量31.88万t，巷道回采量3.62万t)，回采损失量(矿柱)为75.45万t，回采率为32%，损失率为68%。由于该地区石膏矿市场价格一般维持在65～80元/t，生产利润微薄，矿山开采至今采用房柱法开采，留设永久连续条带矿柱支撑顶板，仅采用栅栏或格网封堵采空区入口，以防止人员误入。为贯彻落实《国家安全监管总局关于印发非煤矿山领域遏制重特大事故工作方案》的通知(安监总管一〔2016〕60号)及国务院安委会办公室关于印发《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》的通知(安委办〔2016〕5号)的精神要求，逐步消除采空区事故隐患，防范和遏制采空区塌陷引起重特大事故，特对该石膏矿进行调查摸底，并对现有采空区进行治理，以防止在矿山生产期间采空区塌陷造成人员伤亡和设备设施损坏。
房柱式采矿法矿柱的力学特征分析
龙源期刊网
房柱式采矿法矿柱的力学特征分析
作者：丁 杨 题正义
来源：《硅谷》2008年第15期
[摘要]为了最大限度回收矿柱资源，缓解矿井接续紧张，延长矿井服务年限，对房柱式采矿法矿柱的力学特性进行分析，着重从矿柱的应力分布、矿柱的受力和变形的一般规律、矿柱上的载荷计算、影响矿柱强度的因素、矿柱的破坏的形式等方面进行分析，为矿柱合理回收提供理论依据。
[关键词]矿柱 载荷 变形
中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810077－02
矿柱对维护矿房的稳定性来讲，是起主要作用的。有些矿山使用房柱法开采时由于矿柱尺寸过小，造成了大范围的顶板冒落和岩移，是安全和生产都受到很大危害。另一种情况是由于缺乏科学依据，有些矿山又把矿柱的尺寸选得过大，使矿石的回收率极低。因此合理的矿柱尺寸对于加强回采工作的安全和提高技术经济指标具有重大的意义。
房柱式开采的关键技术是矿柱回收。研究矿柱的回收问题，首先要研究矿柱的各种力学特性，矿柱作为采场的主体部分，在矿柱与顶底板相互作用的过程中，矿柱的力学性质起了至关重要的作用。因此我们要对单个矿柱力学方面的性质进行研究，为矿柱的合理回收打下基础。
一、矿柱的应力分布
分析一个矿柱的受载荷情况，既应考虑它的总载荷，也应考虑由此载荷所引起的应力分布，其中尤应首先考虑应力分布这一因素。
（a）理论分布图（b）实际的分布图
在图1中，并排的两个矿房形成了一个宽度为Bp的矿柱。当这两个矿房十分靠近时，可以认为矿柱的应力是其中每一个矿房所产生的应力集中相互作用的结果（应力叠加）。因而在矿房壁面上（即在矿柱的壁面上）的最大切向应力会大于两个矿房所产生的最大切向应力。矿柱内的轴向应力，在大多数情况下，也会大于原来的轴向应力[图1（a）]。 龙源期刊网
采空区建筑地基的稳定性分析和施工处理方法
采空区建筑地基的稳定性分析和施工处理方法
摘要：结合工作实践，探讨了采空区建筑地基的稳定性分析方法及工程实践中对采空区的常用处理方法，对采空区建筑物的布置及其抗变形结构设计等都具有重要的理论和实际运用价值。
关键词：采空区，建筑地基，稳定性分析，施工处理方法
在过去几十年中，我国中西部煤炭资源的开发对国民经济的发展做出了巨大贡献。但由于煤炭资源的开采，在中西部地区的一些老能源基地造成了大规模、大范围的采空塌陷区，导致上覆岩体冒落、断裂和弯曲，使岩体力学强度降低，造成老采空区上方建筑地基的承载能力下降。
随着西部大开发战略和基础建设的加速实施，以及小城镇建设的不断发展，可供建筑的地面严重不足，一些地区的公路、铁路、厂房、住宅楼等不得不穿越或建立在老采空区上方。在这些静荷载或动荷载作用下，有可能使原本处于相对平衡状态的冒裂带岩体重新“活化”，使冒裂带岩体再压密、地下残留空洞再冒落，导致地表产生附加移动和变形，进而使新建建筑物沉降、局部开裂、倾斜、直至倒塌。因此，开展对老采空区建筑地基稳定性评价及其变形破坏规律的研究工作，对老采空区建筑地基的处理、采空区建筑物的布置及其抗变形结构设计等都具有极其重要的理论和实际运用价值。
1、采空区建筑物地基的稳定性分析
老采空区建筑地基的危害程度及稳定性评价在国内外都属于一个较新的课题。在老采空区上方修建建筑物的关键问题是对老采空区建筑地基的稳定性评价问题。目前，我国的相关分析方法有以下三种。
1.1 力平衡分析法[1]
如图1所示，矿层采空后其顶板岩块ABCD因重力W的作用而下沉，两边的楔体ABM和CDN也对其施加水平压力P。因此，在AB和CD两个面上又受到因P的作用而产生的摩阻力f的抵抗。现取采空段(巷道)单位长度为计算单元，则作用在巷道顶板的压力为:
Q=W-2f （1）
石膏矿地下开采地表塌陷原因分析研究
石膏矿地下开采地表塌陷原因分析研究
摘要：本文针对当前我国石膏矿床地下开采过程中重大特大事故不断的局面，分析了造成地表塌陷
的各种因素，提出了安全对策及措施，对于促进矿山企业安全生产，保护矿工生命安全，具有较大意义。
关键词：石膏矿床危险危害因素 安全对策
一、概述
近几年来，随着我国经济的快速发展，建材行业对石膏的需求越来越大，石膏矿的建设规模和数量越来越多，这对国民经济发展起到了积极作用，但非煤矿山安全事故却不断上升，仅次于交通运输和煤炭业。石膏开采多为房柱式开采，地表大面积塌陷事故多发，造成多人伤亡和重大财产损失。现将近几年来所了解到的石膏矿地面塌陷事故整理如下：
1、2000年7月，山东枣庄峄城发生地表塌陷,死亡5人;
2、2001年2月，山东平邑卞桥石膏矿地表塌陷60000平米;
3、2001年7月31日，重庆江津珞璜镇石膏矿地表塌陷，死亡3人，重伤1人；
4、2001年5月18日，广西合浦恒大石膏矿发生大面积冒顶，死亡29人，损失456万元;
5、2002年5月20日，山东枣庄峄城顺源石膏矿，地表塌陷144700平米，垂深6米;
6、2003年1月17日，湖南湘潭石膏矿巷道坍塌长100米、宽5米、高1.8米，地面猛烈摇晃，房屋出现裂纹；
7、2003年11日，河北省邢台邢隆石膏矿地表塌陷50000平米，5名矿工被困井下；
8、2004年1月23日，山东枣庄峄城第二石膏矿，九层膏采空区冒落22400平米，地表塌陷90000平米，深2.5米;
9、2004年9月21日，山西长治市潞城黄牛蹄乡安泰石膏矿，发生塌陷事故，4名矿工被埋;
10、2005年11月6日，河北邢台康立等三家石膏矿连片塌陷，造成33人死亡，4人下落不明;
11、2006年4月，临沂卞桥石膏矿，地表塌陷20000平米，矿井被迫停产;
12、2006年8月19日，湖南天德市石门石膏矿，采空区大面积塌陷，9人遇难，19人脱险;
《柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究》范文
《柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究》篇一
一、引言
在煤炭开采过程中，柱旁充填煤充结构体的稳定性对于保障矿井安全和提高煤炭开采效率具有重要意义。然而，由于地质条件、采矿方法、充填材料等多方面因素的影响，柱旁充填煤充结构体常常出现失稳现象，对围岩稳定性造成严重影响。因此，研究柱旁充填煤充结构体失稳机制及其对围岩稳定性的影响，对于指导煤炭开采、保障矿井安全具有重要意义。
二、柱旁充填煤充结构体失稳机制
（一）地质因素影响
地质因素是影响柱旁充填煤充结构体稳定性的主要因素之一。地质构造、岩层产状、地层压力等因素都会对充填体的稳定性产生影响。例如，地质构造复杂地区，充填体易受构造应力影响而发生变形、破裂，导致失稳。
（二）采矿方法及充填材料影响
采矿方法和充填材料的选择也会对柱旁充填煤充结构体的稳定性产生影响。不合理的采矿方法会导致围岩应力重新分布，使得充填体受到不均匀的应力作用，从而发生失稳。而充填材料的性能、配比等也会影响充填体的强度和稳定性。
（三）时间效应影响 随着时间的推移，柱旁充填煤充结构体会受到地压、地下水、化学腐蚀等多种因素的影响，导致其性能逐渐降低，从而发生失稳。
三、对围岩稳定性的影响
（一）围岩变形与破坏
柱旁充填煤充结构体失稳后，会导致围岩应力重新分布，使得围岩产生变形、破裂甚至坍塌。这种变形和破坏会进一步影响周围岩体的稳定性，甚至可能引发更大的地质灾害。
（二）矿井安全风险增加
柱旁充填煤充结构体失稳不仅会影响围岩的稳定性，还会增加矿井的安全风险。一方面，失稳的充填体会对矿井内的设施、设备等造成损坏；另一方面，由于围岩的变形和破裂，可能导致矿井内部出现裂缝、空洞等危险源，威胁矿工的生命安全。
四、研究方法与成果
（一）研究方法
针对柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究，可以采用理论分析、数值模拟、现场观测等方法。其中，理论分析主要用于探讨失稳机制及影响因素；数值模拟可以用于模拟实际工程中的情况，预测可能出现的失稳现象；现场观测则可以用于验证理论分析和数值模拟的结果。
结构力学的柱的稳定与失稳解析
结构力学的柱的稳定与失稳解析
结构力学是研究物体在外力作用下的力学性能和行为的学科。柱是一种常见的结构元件，广泛应用于建筑、航空航天、机械等领域。在设计和分析柱结构时，了解柱的稳定性和失稳行为是非常重要的。本文将从理论和实践的角度探讨柱的稳定与失稳解析。
一、柱的稳定概念及分类
柱的稳定是指柱在外力作用下，不发生不稳定现象或局部破坏，能够保持原有形状和极限强度的能力。柱的稳定分为完全稳定和部分稳定两类。
完全稳定的柱是指柱在外力作用下，不发生任何形状的变化和扭曲，保持初始长度和几何形状。在完全稳定的情况下，柱仅受压应力作用，应力沿柱轴线均匀分布。此时柱的稳定性完全由初始几何形状和材料强度决定。
部分稳定的柱是指柱在外力作用下，产生轻微的形状变化和扭曲，但不引起整体破坏。部分稳定柱的稳定性除与初始几何形状和材料强度有关外，还与柱的几何缺陷、加载条件、荷载形式等因素紧密相关。
二、柱稳定分析方法
1. 线性理论方法 线性理论方法是基于线弹性假设，将柱结构看作刚度恒定且线弹性的杆件进行分析。利用线性理论方法可以得出柱的临界加载和稳定失效情况。常用的线性理论方法有欧拉公式、约束能量法等。
欧拉公式是应用最广泛的线性理论方法之一，它给出了柱临界加载条件与几何形状之间的关系。欧拉公式表达式为Pcr = π²EI / L²，其中Pcr为临界加载，E为柱材料的弹性模量，I为柱截面的惯性矩，L为柱的长度。
2. 非线性理论方法
线性理论方法只适用于理想情况下的柱稳定分析，而实际工程中柱的稳定行为常常是非线性的。非线性理论方法包括弹塑性理论、屈曲分析等，可以更准确地描述柱的稳定性和失稳现象。
弹塑性理论是将材料的线弹性和塑性变形特性结合，提供了更真实的柱稳定分析方法。在弹塑性理论中，考虑了材料的屈服强度、应力应变曲线等因素，可以更贴近实际工程中柱的稳定行为。
屈曲分析是一种基于数值方法的非线性稳定性分析技术。通过应用有限元方法和数值分析技术，可以对柱的稳定性进行详细的分析和计算。屈曲分析可以考虑不同工况和荷载情况下的柱的稳定性，对工程设计和优化提供了重要的参考依据。
江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究
第!卷"第#期中"国"地"质"调"查$%&'!"(%'#)*+,年*,月!"#$#!%&'$()*+",#-&.%/'-./')*+,0%1!+*'+23,,45'6/0607')*+,'*#'+)引用格式!周丹"景佳俊"邢雪'江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究#9$'中国地质调查")*+,"!%#&!22:+*?'江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究
周丹+)景佳俊+邢雪++'江苏省地质矿产局第五地质大队徐州"))+**#)'河海大学南京")+**2,
摘要采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型"具有突发性(偶然性(隐蔽性等特点"矿区上方人口密集"耕地(河流分布广泛"对矿区内居民生命财产安全危害较大'在该区以往地质工作研究的基础上"通过对已发生的地面塌陷进行野外地质调查"综合分析了塌陷坑所处的基础地质条件(工程地质条件(水文地质条件(采空区形成历史(塌陷坑的形态(塌陷发展过程和人类工程活动等要素'结果表明!邳州石膏矿老采空区主要分布于矿区中部及西部"其规格严重偏离房柱法开采规范要求"整体稳定性差"常形成面状地面变形和波状地面塌陷等)近期采空区主要分布于中部及东部"常形成点状地面塌陷)巷道开拓区"主要位于中东部新建矿井区"常形成点状地面塌陷及塌陷隐患点'根据国内对石膏矿区采空地面塌陷的治理经验"结合本区实际情况"提出了一系列防治措施"以便有效规避灾害风险'该研究对矿区下一步开展采空地面塌陷治理工作提供了技术支撑'关键词石膏矿)采空区)地面塌陷)防治对策中图分类号>?#)')?)>?2#"""文献标志码-"""文章编号)*2!:,;*?%)*+,&*#:**22:*,"
收稿日期)*+;:+*:+2)修订日期)*+,:*3:+3'第一作者简介周丹%+2,!,&"男"工程师"主要从事地质灾害调查评估和地质环境治理勘察设计等工作'ABC1&!3#)323+3*DEE'7%B'*"引言
浅谈房柱采矿法
科技创新导报2013 NO.07Science and Technology Innovation Herald工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald74浅谈房柱采矿法袁金星（中煤陕西能源化工有限公司大海则煤矿 陕西榆林 719000）摘 要：该文在作者根据自身经验，通过对房柱采矿法的认识和理解，介绍了房柱采矿法的典型应用设计。关键词：房柱采矿法 应用设计 相关数据中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0074-011 简述房柱采矿法被广泛使用的房柱采矿法，是由矿柱和矿房互相交错布置的，在这种结构的主体中间部位是由矩形、条形和圆形带按一定规则排列的，离矿柱的距离是3～6 m，矿房的宽度为6～12 m。要是矿房中进行回采工作，那么矿柱在一般情况下不进行回收。一般来讲顶板的稳定性比较差，不易固定，但是相对于矿石的价值比较低，我们可以采用在开采结束后，用条带形在空的地区建地下建筑物来使用。按照通常的开采情况，我们不会重新回采矿柱，因为一般情况下，矿柱含矿石量仅在15％～40％，开采的价值太低。房柱采矿法只适用空旷的地区，因此这种方法也属于空场采矿法，有利于减缓倾斜矿床与矿柱，对于不规不连续的矿柱也适用。对于岩层的特点，我们应选择合适的方法，一般使用此方法，岩层的特点是：（1）采围岩与矿石都很稳固。（2）厚度适用范围较大（自2 m到数十米厚）的矿床。（3）倾角较小（小于30 ～40 °）。对于矿层的开采，不同矿体选择对应的项：(1）薄矿层而言，搬运方案选房柱法的电耙运搬与浅眼崩矿。(2）矿体的倾斜家督比较小的，可以视为水平的且矿床的厚度比较大，就选用铲运机、装运机、岩台车、自卸大型机械化的开采设备。(3）矿体整体规模比较大，岩层厚度相对于比较厚，需要采用深孔崩矿方案。此法的应用提高了地下采矿的率，使其大大的缩短生产时间。也减少了人力劳动，大大提高了开采效率。1.1 房柱采矿法应用在矿房内进行回采作业的空场采矿法。采空区一般不处理，但也有用充填法或放顶法处理采空区的。这种采矿方法在金属采矿、化学、建材和铀矿山等都得到广泛使用。这种采矿产量占大中型非煤矿山开采总量的60％。也应用一些土、磷矿开采方法。近年在开采中我们应用自动机械设备的也比较广泛，进一步提高了采矿的强度，同时也提高安全采矿环境。开采较贵重矿床时，回采部分矿柱或用混凝土柱代替矿柱，以降低矿石损失。此法法最适宜开采顶板和底板岩层中等稳固至稳固、矿石稳固，薄至中厚的水平和缓倾斜矿体。矿石要求稳固，以保证间柱具有足够的支撑能力。如果矿石松软则必须保留连续矿柱，这样，会使矿石损失率增大，这种情况随着开采深度增大尤其明显。1.2 基本方法我们这里讲的其基本方法，如果要回采，我们必须做好回采准备。先要将岩矿床长轴切割，做好贯通运输巷道，最后在矿房下端开切割槽。薄矿体用浅眼落矿，中厚以上矿体用浅眼分层或垂直深孔落矿。矿房中落下的矿石用电耙、装运设备或爆破力运至溜井。在水平和微倾斜矿体中可用自行设备直接运出采用上向分层回采顺序时，先采最下分层，进行矿房拉底，然后依次回采上部各分层。阶段运输巷道多布置在底板岩石中，通常矿房沿倾斜方向布置，矿房下端布置矿石溜井与运输巷道连通。采用下向分层回采顺序时，上部分层超前，形成下向台阶工作面，用下向垂直或倾斜深孔落矿。1.3 此法的优缺点通过大量的学习和了解以及综合实际情况，我们可以知道，此法的优点：采矿工作效率高，工作量小，开采的强度也很大，这样也可以降低采矿成本，提高经济效益。这样的方法也有一定的局限性，这样的采矿方法，对岩层的矿石损失很大，会造成一定的损失，这种方法适用于开采围岩和矿石都稳固的水平或缓倾斜矿床。2 其结构参数我们讲其结构是沿是走向、沿倾斜和沿伪倾斜。对于平缓的矿体，矿房与矿柱的布置，要遵循原则性，在不受矿体倾斜度的影响下，可以根据具体的地域特点，结合地质结构。设备特点等因素合理的选用。使用普通的凿岩设备与电耗倾斜矿体开采，通常情况下都是沿着矿体走向划分矿柱与矿房的。机械自动开采设备在开采缓倾斜和倾斜矿体时，可以最大效率的发挥自动设备效率。沿倾斜划分矿房和矿柱，并按自上而下的开采顺序回采各矿房，工作面沿走向推进。间柱形状有圆形、矩形和矿壁三种。为了降低矿房底板倾角以改善作业条件，矿房长轴也可以沿伪倾斜方向布置。此法的矿房跨度一般为7～15 m，顶板极稳固时可以达到16～24 m。圆形矿柱常常用于在地质构造不太发育和顶板稳固或者直径3～5 m，间距等于或小于矿房跨度。矩形矿柱在施工过程中根据具体的地质条件可以改变矿柱尺寸（主要是长度），让大断层穿过矿柱，其规格一般为3×4～5×6 m，间距5～8 m。顶板岩层软弱和地质构造发育时，以留矿壁为宜，矿壁宽3～8 m。矿房长度视阶段高度和矿体倾角而变化，一般为40～60 m。3 典型应用3.1 构成要素我们这里讲的构成要素，其要素是矿块沿矿体走向布置，而在其中每个盘区的长度为48 m，顶拄3 m、斜长30～60 m、底柱6 m、阶段15 m。在每一个矿块中，12册M为一个矿块，同时矿块与矿块之间留有矿柱（3×4 m）。矿柱倾斜距离为5 m。对与矿柱的布置，留有一个电耙硐室和一条切割上山兼回风斜巷、一条矿石溜井。3.2 浅孔落矿的回采我们可把浅孔落矿的回采分为两种，一种是整层回采，另一种是分层回采。适合浅孔整层回采的矿体厚度一般为1.6～3.0 m，有时甚至可达4.0～6.0 m，它受采用的设备类型以及顶板松石处理方法的制约。一般情况下，正常的开采量完成时，可以对矿块底部用电耙硐室测定矿体的倾斜度，以便于选用机械设备和炸药爆破。凿岩爆破时采用硝铵炸药，导爆管雷管起爆后崩落矿石，采用2DPJ一30型电耙，耙入矿石溜井中用矿车运走。3.3 后期处理再生产过程中，我们必须遵循安全生产的原则，以保证生产的安全性，在工作完成后，直接可以回收项柱和矿块房间柱，把崩落的矿石用电耙至矿石溜井中。要是发生紧急状况时，比如在矿块的顶端不能自然冒落时，这种情况我们应立即采用填充采空区，同事对其未脱落的矿块顶端实行强行崩落。为了预防大面积的坍塌脱落，造成空气冲击力对人的上号和损害设备，应及时处理这种现象，以防造成不安全事故。4 结语综上所述，此法是一种比较实用，而且安全性比较高的采矿方法。此法应用非常广泛，并且具有典型性，虽然此法有缺点，但是不可否认其优点对采矿工作有很大的帮助，此法广泛应用于采矿必将大大的改善采矿的工作效率，并且降低了采矿企业的 成本。参考文献[1] 李富平.中国选矿网.采矿技术入门[M].化学工业出版社，2009.Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
房柱式开采煤柱稳定性数值模拟研究
第１３卷第６期（总第８５期） ２００８年１２月 煤 矿 开 采 Ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．６（Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．８５） Ｄｅｅｅｍｂｅｒ ２００８
房柱式开采煤柱稳定性数值模拟研究
鲍凤其 （内蒙古伊泰集团煤柱回收科技开发有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯０１７０００）
［摘要］ 运用数值模拟方法，对不同开采参数下煤柱的塑性区、竖向位移及应力分布进行了 系统研究。研究表明，煤柱的破坏是由剪切造成的，在煤柱的帮角位置存在应力集中现象，煤柱尺寸 留设合理时，其中间存在弹性区，能够支撑顶板。目前泰丰煤矿的煤柱尺寸留设过大，适当减少尺寸 是合理的。 ［关键词］ 房柱式开采；煤柱稳定性；数值模拟；煤柱尺寸；浅埋煤层 ［中图分类号］ＴＤ８２３．５ 【文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６－６２２５（２００８）０６－００１７－０３ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｐｉｌｌａｒ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｒｏｏｍ—ｐｉｌｌａｒ Ｍｉｎｉｎｇ
ＢＡＯ Ｆｅｎｇ．ｑｉ （Ｃｏａｌ Ｐｉｌｌａｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ，Ｌｔｄ．，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｙｉｔａｉ Ｇｒｏｕｐ，Ｅｒｄｏｓ ０１７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｚｏｎｅ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ａｓ ｆｏｌｌｏｗ．Ｐｉｌｌａｒ ｄａｍａｇｅ ｉｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｓｈｅａｒ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｏｃｃｕｒｓ ａｔ ｃｏｍｅｒｓ ｏｆ ｐｉｌｌａｒ．Ｅｌａｓｔｉｃ ｚｏｎｅ ｉｎ ｐｉｌｌａｒ ｃａｎ ｓｕｓｔａｉｎ ｒｏｏｆ ｉｆ ｐｉｌｌａｒ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ｒａｔｉｏｎａ１．Ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｉｌｌａｒ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅ— ｄｕｃｅｄ ｉｎ Ｔａｉｆｅｎｇ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｏｍ—ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ；ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｉｌｌａｒ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ；ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｒｉｅｄ ｃｏａｌ ｓｅａｍ
房采采空区失稳机理数值模拟
房采采空区失稳机理数值模拟
林惠立
【摘 要】为认清浅埋房采采空区的失稳机理，分析了采空区的失稳形式，并采用数值模拟方法对采空区失稳机理进行了研究，结果表明：浅埋房采采空区的各种上覆地层结构中厚表土层薄基岩型分布范围广、危害性最大。当采空区煤房宽度都较小时，煤柱首先发生破坏失稳，采空区顶板尚能保持稳定，但煤柱破坏后不能对顶板产生支撑力，当采空区达到一定的悬顶面积后将会导致切冒型垮落。依据数值模拟结果，提出了相应的采空区治理方案。%In this paper, analysis was carried
out on the instability form of the gob and research was made on the
instability mechanism of the gob by numerical simulation in order to
recognize the instability mechanism of the shallow buried room-mining
gob. The results showed that in the overlying strata structures of the
shallow buried room-mining gob, the thick overburden and thin bedrock
were widely distributed and had the largest harmfulness. When the width
of the coal room and gob was all relative small, the coal pillar destruction
and instability occurred firstly and the gob roof could remain stable, but