东河湾铁矿采空区地压灾害监测与预报技术研究摘要
东河湾铁矿自2001年投产以来,一直采用工艺简单、成本低的空场法采矿。矿山经过十几年的开采,滞留了大量采空区。这些空区体积大、暴露时间长,随时会有塌陷的可能,给矿山的正常生产带来了严重的安全隐患。为了避免空区地压活动造成灾难性后果,采用先进的仪器设备和手段对采空区地压活动进行在线监测,及时掌握空区围岩地压动态活动规律,建立准确的预报预警系统是矿山亟待解决的课题。本研究在现场勘查的基础上,结合室内岩石物理、力学试验和岩石破裂过程声发射试验,测试了该矿岩石物理力学特征,获得了采空区围岩在受力变形过程中的声发射参数信息,为采空区围岩破裂失稳的预测预报提供了分析的参考数据。在试验基础上,借助MIDAS/GTS岩石力学分析计算软件,建立了东河湾铁矿地下开采的三维地质力学模型,模拟分析了三个现有开采水平(-20m、-85m和-130m)的采空区围岩应力应变分布特征。根据模拟结果,-85m和-130m中段应力、应变值较大,应力集中区分布较多,在空间上形成上下中段应力叠加效应,容易塌陷冒落形成空区地压灾害,是本矿空区地压活动的敏感区域,确定为地压活动的重点监测区。根据模拟分析结果,利用国内先进的STL-12型多通道声发射监测设备,为东河湾铁矿建立了完善的空区地压监测系统。通过该系统实现了东河湾铁矿空区地压活动的全天候在线监测,实时获得了空区围岩地压活动的声发射信息资料,及时掌握了空区围岩地压活动状态。结合室内试验结果,通过滤波处理和数据分析,建立了波形及声发射参数数据库,提出了采空区稳定性评价指标,建立了地压预警预报制度。根据对现场近一年的监测数据处理与分析,进一步评价了东河湾铁矿采空区稳定性。通过对东河湾铁矿采空区地压的监测分析,对我国其他矿山进行采空区地压监测具有借鉴意义。
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