科创中国

采矿业

金属矿山采空区处理已成为我国乃及世界采矿界普遍关注的采矿技术难题。地下矿床开采后势必会形成采空区，其破坏岩体原有应力的平衡，使采空区围岩的应力重新分布并建立新的平衡，当达到临界稳定状态时就会出现围岩的移动和破坏。因此，采空区的综合处理及灾害防治已迫在眉睫，成为矿山可持续、稳定、安全发展的关键。 以红岭铅锌矿采空区工程项目为研究背景，根据现场调查基础资料，建立了地表塌陷区及井下采空区的三维模型，利用无人机航测、三维建模软件Dimine等手段准确获取地表塌陷区及井下采空区形状及体积。以查阅文献、案例的方式研究各类采空区处理的现状及发展趋势。根据实际研究对象的采空区、塌陷区特征及开采现状对采空区进行分类；研究采空区的处理方案、处理实例；研究为采空区最终处理后对下部开采的影响及设计并优化隔离矿柱的尺寸。通过上述研究得到最优的隔离矿柱参数及采空区处理方案。上述研究成果成功实施后，面向全公司及国内类似矿山推广。

1、利用无人机航测、三维建模软件Dimine等手段准确获取地表塌陷区及井下采空区体积 运用无人机航测可方便、快捷、准确的获取地表塌陷区的三维空间形状和体积。通过矿山的实际生产情况及矿体勘探线剖面图利用三维建模软件Dimine构建地下采空区模型，从而可直观、立体的了解采空区的空间位置关系，为制定采空区处理方案奠定基础。 2、地表废石破碎钻孔重力输送处理隐伏采空区 根据隐伏空区形状特征，从地表施工φ350mm钻孔联通隐伏采空区，将废石破碎站破碎至φ<50mm后在自重作用下充填采空区。 3、应用数值模拟确定人工隔离矿柱进行优化设计 采用FLAC3D力学分析软件对不同参数的人工隔离矿柱进行安全稳定性受力分析，最终确定人工隔离矿柱厚度为10m，采用钢筋混泥土结构。 4、根据采空区数值模拟结果及开采计划制定治理顺序 运用数值模拟提前预判各类采空区的薄弱区域，并结合各类采空区的分布特征及矿山的开采计划，制定各类采空区的整体治理顺序，避免因治理采空区顺序不合理而出现安全事故。

项目承担单位是兰州有色冶金设计研究院有限公司，是一所具备跨行业、跨区域、多层次、全方位工程建设服务的综合甲级设计研究院有限公司。本单位自成立以来，始终坚持“同心同德、追求卓越、求真务实、创新进取”的企业精神，大力支持科研创新，为本次科研项目提供了大量帮助。 研发团队共11人，有色行业设计大师1人，教授级高级工程师4人，高级工程师3，在读博士1人，工程师2人，项目组成员多次获得部级咨询成果一、二、三等奖。团队分工明确、经验丰富、具有较高的科研及设计能力。

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