深井硬岩大规模开采理论与技术 冬瓜山铜矿开采研究与实践PDF电子书下载

第一篇 开采技术条件 3

1区域地质与矿区矿床地质特征 3

1.1区域地质 3

1.1.1区域地层分布特征 3

1.1.2区域构造与岩浆岩特征 3

1.2矿区及矿床地质特征 5

1.2.1矿区自然地理条件 5

1.2.2地层及岩性特征 5

1.2.3构造特征 6

1.2.4岩浆岩 9

1.2.5变质作用 10

1.3矿床地质特征 10

1.3.1矿床特征 10

1.3.2矿石特征 11

1.3.3矿体围岩特征 13

1.4工程地质 14

1.4.1岩体结构特征 14

1.4.2矿体及其直接顶、底板围岩条件 17

1.4.3岩体结构类型 18

1.4.4岩体稳定性评价 19

1.5矿区水文地质 19

1.5.1含水岩组及富水程度 19

1.5.2主要破碎带水文地质特征 20

1.5.3水化学特征 22

1.5.4地下水动态与水力联系 23

1.5.5冬瓜山铜矿老区坑道充水特征 24

1.5.6冬瓜山铜矿周边矿山水文地质特征 24

1.5.7冬瓜山铜矿浅部及周边矿山突水情况 25

1.6矿床水文地质特征 25

1.7主要井筒与回风道水文地质特征 26

1.7.1主井水文地质特征 26

1.7.2出风井水文地质特征 27

1.7.3回风道水文地质特征 28

1.8矿坑涌水量预测 29

参考文献 30

2矿区原岩应力 31

2.1矿区地质构造应力场 31

2.2矿区原岩应力测量 32

2.2.1孔壁应力解除法原岩应力测量 32

2.2.2声发射法原岩应力测量 37

2.3矿区原岩应力场分布特征及其应用 44

2.3.1矿区原岩应力场的分布特征 44

2.3.2原岩应力场测定数据的应用 48

参考文献 49

3矿岩的物理力学性质及岩爆倾向性 50

3.1矿岩的物理力学性质 50

3.1.1取样地点及岩石类型 50

3.1.2岩样描述 50

3.1.3岩石密度及弹性波速测定 51

3.1.4矿岩的单轴抗压强度及静弹性参数测定 51

3.1.5矿岩单轴抗拉强度测定 52

3.1.6三轴压缩试验及莫尔库仑强度参数确定 52

3.1.7各类岩石物理力学参数汇总 54

3.2矿岩的岩爆倾向性 55

3.2.1岩爆发生机理 55

3.2.2岩爆倾向性指标的确定 58

3.2.3冬瓜山铜矿矿岩岩爆倾向性 60

3.2.4矿岩的岩爆倾向性分类和排序的意义 76

参考文献 77

4冬瓜山铜矿地热与地温 79

4.1矿山及其地热研究概况 79

4.1.1矿床勘探期间的地热调查结果 79

4.1.2“九五”期间的地热调查研究 79

4.2矿山地热地质条件 80

4.2.1区域地热地质背景 80

4.2.2矿床地热特征 81

4.2.3矿岩的热物理性质 81

4.3地温的测量及其变化规律 83

4.3.1测温所采用的方法 83

4.3.2测温范围 83

4.3.3地温的变化规律分析 83

4.3.4主要中段的地温预测 85

4.3.5原岩放热量的评价 86

4.4地下水的分布及其放热量 88

4.4.1地下水的空间分布 88

4.4.2地下水温预测 89

4.4.3热水的放热量 90

4.5其他热源的调查和评价 90

4.5.1坑内设备放热 90

4.5.2空气自压缩生热 92

4.5.3采出的岩、矿石放热 93

4.5.4其他热源 93

4.6各类热源的综合评价和降温措施建议 93

4.6.1各类热源的综合评价 93

4.6.2利用浅部采空区降温 94

4.6.3淋水的处理和热水的疏干 95

4.6.4生产中的降温和合理布置采区 95

4.7结论 95

参考文献 96

第二篇 安全高效采矿理论与技术 99

5矿山开采系统 99

5.1引言 99

5.2开拓提升运输系统 99

5.3矿山其他系统 100

5.3.1供气系统 100

5.3.2坑内供水系统 102

5.3.3供电系统 102

5.3.4排水系统 103

5.3.5通风系统 103

5.3.6充填系统 105

5.3.7通信系统 105

5.3.8微震监测系统 106

参考文献 107

6采矿方法 108

6.1引言 108

6.2冬瓜山矿床采矿方法选择 109

6.2.1冬瓜山矿床采矿方法选择的主要因素 109

6.2.2应用采矿方法选择专家系统初步选定采矿方法 110

6.2.3采矿方法经济技术比较 112

6.2.4大孔采矿和中深孔采矿落矿方式优化 114

6.3采矿方法方案优化 115

6.3.1盘区布置优化 115

6.3.2盘区隔离矿柱宽度及采场结构参数优化 117

6.3.3回采顺序优化 118

6.4隔离矿柱回采方法 144

6.4.1采矿方法 144

6.4.2回采顺序 144

6.4.3采场的布置形式和结构参数 144

6.4.4采准切割工程 145

6.4.5回采作业 146

6.4.6技术经济指标 146

6.5采空区精密探测 146

6.5.1空区精密探测技术 146

6.5.2探测方法 147

6.5.3探测空区模型应用 149

6.6实践和结论 156

参考文献 157

7采准系统 160

7.1引言 160

7.2影响采准系统的主要因素 160

7.3采准系统优化 160

7.3.1顶部凿岩水平的确定及工程布置 161

7.3.2底部出矿水平的确定及工程布置 163

7.4底部结构选择及优化 163

7.4.1底部结构选择的主要影响因素 163

7.4.2底部结构形式选择 164

7.4.3堑沟式底部结构方案优化 165

7.4.4堑沟式底部结构参数的确定 167

7.5采准工程设计 171

7.5.1采准工程 171

7.5.2切割工程 171

7.5.3充填巷道 171

7.5.4溜放系统 171

7.5.5采区通风工程 172

参考文献 172

8束状孔当量球形药包大量落矿采矿技术 174

8.1地下大量采矿爆破技术及其发展概况 174

8.2束状孔等效直径当量球形药包爆破新技术 176

8.2.1问题的提出 176

8.2.2束状孔当量球形药包爆破技术 176

8.3大量采矿爆破技术条件 178

8.3.1矿岩物理力学性质、原岩状态及可爆性评价 178

8.3.2岩体结构 178

8.4束状孔当量球形药包爆破机理效应和参数 179

8.4.1束状布孔的动态光弹试验 179

8.4.2高应力条件下介质爆破与径向裂隙特性的动态光弹试验 179

8.4.3束状孔爆破等效应力场水下模拟 181

8.4.4束状孔当量球形药包爆破漏斗试验 185

8.5束状孔当量球形药包采场大量落矿 189

8.5.1束状孔当量球形药包采场大量落矿采矿技术 189

8.5.2采场凿岩碉室底板安全厚度数值分析 191

8.5.3试验采场采准与爆破方案设计 193

8.5.4采场爆破 196

8.5.5爆破矿石块度测试 199

8.5.6爆破有害效应控制与安全措施 201

8.6关于束状孔当量球形药包大量落矿的经济技术分析 211

8.6.1主要技术经济指标 211

8.6.2技术经济分析与结论 213

参考文献 213

9全尾砂高浓度充填理论与工艺技术 215

9.1引言 215

9.1.1充填技术的发展与研究现状 215

9.1.2冬瓜山铜矿充填系统的特点与难点 216

9.1.3全尾砂充填的实现及其意义 217

9.2全尾砂高浓度充填料制备技术 217

9.2.1全尾砂充填料制备工艺与难点 217

9.2.2全尾砂制备理论探讨 220

9.2.3控压助流脱水技术 225

9.2.4全尾砂脱水工业试验 226

9.3全尾砂充填料输送技术 228

9.3.1深井管路系统的设计 228

9.3.2充填料环管输送试验 229

9.3.3试验结果与数据分析 233

9.4全尾砂采场充填工艺技术 238

9.4.1充填料浆配比与浓度 239

9.4.2采场充填挡墙技术 239

9.4.3采场脱水与接顶技术 241

9.5全尾砂充填实施效果及应用前景 241

9.5.1工业试验与生产运用 241

9.5.2主要技术成果应用前景 242

参考文献 244

10深井采矿巷道的支护技术 246

10.1硬岩矿山有岩爆倾向岩层中的巷道支护技术 246

10.1.1国外硬岩矿山岩爆倾向巷道支护概述 246

10.1.2硬岩矿山有岩爆倾向巷道的支护设计 248

10.2冬瓜山矿采矿巷道布置方式与失稳破坏模式 254

10.2.1阶段嗣后充填采矿法采准巷道的布置 254

10.2.2采准巷道的失稳破坏模式 256

10.3冬瓜山铜矿采准巷道支护 260

10.3.1采准巷道支护方案的选择 260

10.3.2不同采准巷道的支护结构参数 262

10.4采矿巷道锚喷支护工艺 264

10.4.1锚杆与金属网的安装 264

10.4.2湿式喷射混凝土工艺 264

参考文献 266

第三篇 灾害监测理论与技术 271

11地压与岩爆监测理论与技术 271

11.1引言 271

11.2冬瓜山铜矿岩爆危险区综合预测 271

11.2.1矿体回采中围岩的岩爆倾向性 272

11.2.2井巷围岩岩爆特征 274

11.2.3冬瓜山铜矿岩爆危险区综合预测 274

11.3地压与岩爆监测系统 275

11.3.1监测目的 275

11.3.2监测手段分析 275

11.3.3监测系统总体结构和实施步骤 276

11.3.4矿山地震监测系统优化与建立 277

11.3.5常规应力变形监测系统 283

11.3.6矿山地震信号分析与识别技术 284

11.4矿山定量地震学理论及方法 288

11.5地震活动时空强变化规律 290

11.5.1矿山地震活动与矿山开采模型化 291

11.5.2地震活动的聚积特征及相对集中区圈定 293

11.5.3地震应力变形特征 297

11.6地震活动与岩爆预测 299

11.6.1矿山地震与岩爆的关系 299

11.6.2岩爆危险区预测 301

11.6.3岩爆的时间序列预测 304

参考文献 307

12矿井通风降温与节能控制技术 309

12.1矿井主要热源及其散热量 309

12.1.1地表大气状态的变化 309

12.1.2空气的自压缩温升 310

12.1.3井巷围岩传热 312

12.1.4机电设备放热 313

12.1.5运输中矿石的放热 314

12.1.6矿物及其他有机物的氧化放热 314

12.1.7热水放热 314

12.1.8人员放热 315

12.2矿井风流热湿计算 315

12.2.1地表大气状态参数的确定 315

12.2.2井筒风流的热交换和风温计算 316

12.2.3巷道风流的热交换和风温计算 317

12.2.4采掘工作面风流热交换与风温计算 318

12.2.5矿井风流湿交换 320

12.3有热湿交换的风流能量方程 321

12.3.1流动体系的能量方程 321

12.3.2风流温度变化的基本方程 323

12.4高温矿井降温一般技术措施 324

12.4.1通风降温 324

12.4.2隔热疏导 325

12.4.3个体防护 325

12.5高温矿井制冷空调技术 326

12.5.1矿井空调系统设计的依据 326

12.5.2设计的主要内容与步骤 326

12.5.3矿井空调系统的基本类型 326

12.6矿用换热器 329

12.6.1表面式空气冷却器 330

12.6.2喷雾式空气冷却器 330

12.6.3高压水的减压装置 332

12.7冬瓜山通风降温与节能监控技术 336

12.7.1通风降温技术 337

12.7.2多级机站通风计算机远程节能监控技术 339

参考文献 342

13矿井内因火灾防治 343

13.1硫化矿石自燃的机理和原因 343

13.1.1硫化矿石自燃的机理 343

13.1.2硫化矿石自燃的事故树分析 343

13.2硫化矿石自燃倾向性判定及其自燃预测 346

13.2.1硫化矿石自燃倾向性的测定 346

13.2.2硫化矿石氧化自热速率的测定 351

13.2.3硫化矿石自燃的早期预测 352

13.2.4采场硫化矿石堆自燃的预测数模 355

13.2.5硫化矿石堆自燃规律现场试验方法及实例 357

13.3冬瓜山矿硫化矿石自燃倾向性的鉴定 359

13.3.1硫化矿石的采样与分析 359

13.3.2矿样低温氧化性的测定与分析 360

13.3.3矿样自热点与自燃点的测定与分析 364

13.3.4矿样自燃倾向性综合判定 367

13.4冬瓜山矿硫化矿石自燃阻化剂 368

13.4.1概述 368

13.4.2阻化剂的选择 368

13.4.3阻化剂性能的测试 368

13.4.4阻化剂性能的综合评价 370

13.5冬瓜山矿采场矿石安全堆放时间的预测 372

13.5.1矿石自热率的测定 372

13.5.2矿石安全堆放时间的预测 372

13.5.3矿石安全堆放时间的预测结果分析 373

13.6硫化矿石自燃防治综合技术 373

13.6.1硫化矿石自燃的一般防治方法 373

13.6.2阻化剂在预防硫化矿石自燃中的应用 374

13.6.3硫化矿石自燃火灾防治技术要点 375

参考文献 376

14地下水防治 378

14.1引言 378

14.2地下水害及其特征 378

14.2.1地下水害的类型 378

14.2.2地下水害的发生原因 378

14.2.3地下水害的特征与危害 378

14.2.4水害的来源与通道 380

14.2.5地下水害应急处理措施 380

14.3深井矿山水文地质灾害防治技术 381

14.3.1地下水防治的指导思想与主要原则 381

14.3.2地下水防治的具体要求 382

14.4地下水治理 384

14.4.1地面综合预注浆法 384

14.4.2工作面深孔预注浆 384

14.4.3工作面浅孔预注浆 384

14.4.4工作面直接堵漏注浆 384

14.4.5竖井抛渣注浆 385

14.4.6定向钻孔注浆 385

14.4.7封闭墙堵水 385

14.4.8排水疏干 385

14.4.9探矿钻孔涌水的处理 385

14.5地下水防治 385

14.5.1深井突水淹井治理 386

14.5.2高水压条件下探水与注浆 388

14.6水害治理 389

14.6.1冬瓜山主井突水淹井灾害治理 390

14.6.2冬瓜山出风井端-850 m回风道突水淹井灾害治理 395

14.7冬瓜山铜矿地下水防治工作的经验与教训 407

14.7.1高度重视建井地质工作是深井矿山建设的基础保障 408

14.7.2综合防治是冬瓜山矿床开发地下水防治措施的科学选择 408

14.8矿山生产阶段及矿床北段开拓建议 409

参考文献 409

第四篇 矿山产能及其保障体系的建立与完善 413

15矿床开采数字模型及计算机辅助设计 413

15.1矿床开采数字模型及计算机辅助设计系统现状及发展趋势 413

15.2 Dimine软件简介 414

15.3样品品位空间结构性和变异性 414

15.3.1样品数据库构建及其统计 414

15.3.2组合样品位变异函数计算及分析 418

15.4地质与工程环境三维形态模型 419

15.4.1原始地形、地质及工程图的矢量化 419

15.4.2基于三维样品数据的地质界线二次解译 420

15.4.3地形、地质三维形态模型构建 420

15.5三维矿床块段模型构建及矿量 428

15.5.1矿床块段模型建模范围 428

15.5.2各种地质现象的块段模型表达 429

15.5.3基于组合样的块段模型品位推估 429

15.5.4冬瓜山铜矿品位及储量统计 430

15.6基于Dimine软件的计算机辅助采矿设计 432

15.6.1采准工程的设计 432

15.6.2中深孔爆破设计 433

15.6.3爆破设计结果输出 435

参考文献 436

16回采过程模拟与控制技术 437

16.1引言 437

16.2 SIMMINE软件简介 437

16.2.1回采过程模拟系统体系及数据库结构 437

16.2.2过程模拟机功能模块 439

16.3基于产量稳定性的回采方案优化及过程 440

16.3.1回采过程模拟时各工序作业能力及作业时间的确定 440

16.3.2只回采矿房条件下的回采过程模拟及方案优化 441

16.3.3矿房矿柱同时回采条件下的回采过程模拟及工程对策 448

16.4基于结构稳定性的回采方案优化及过程 452

16.4.1模拟方案和模拟步骤 452

16.4.2模拟分析模型和计算参数 453

16.4.3模拟结果及其分析 453

参考文献 465

17采掘计划编制 467

17.1引言 467

17.1.1生产计划编制的国内外研究现状 467

17.1.2生产计划编制存在的问题及改进途径 470

17.2 Mine2-4D软件简介 472

17.3首采区段生产计划的编制 473

17.3.1生产现状调研 473

17.3.2基础数据准备 474

17.3.3生成任务 477

17.3.4流程优化与确定任务作业顺序 478

17.3.5生产计划报表与可视化表达 484

参考文献 489

18生产调度与生产过程监控 491

18.1前言 491

18.2国内外地下矿生产调度和过程监控系统现状及趋势 491

18.2.1国内外井下通讯系统现状及趋势 491

18.2.2国内外井下生产过程监控系统现状与趋势 495

18.3冬瓜山铜矿生产调度和生产过程监控系统建设现状 496

18.3.1冬瓜山铜矿泄漏电缆无线通讯系统 496

18.3.2 CDMA移动通信网坑道分布系统 499

18.3.3冬瓜山铜矿多级机站风机集控系统 500

18.3.4冬瓜山铜矿斜坡道交通控制系统 505

18.3.5冬瓜山铜矿数字视频监控系统 508

18.3.6冬瓜山铜矿出入坑指纹监控系统 510

18.4冬瓜山铜矿生产调度和生产过程监控系统整体解决方案 510

18.4.1冬瓜山铜矿调度和过程监控系统集成平台 510

18.4.2基于集成平台的井下人员、设备跟踪定位系统 513

参考文献 514