深井硬巖大規(guī)模開采理論與技術

前言

礦產(chǎn)資源是發(fā)展國民經(jīng)濟、保障國家安全的物質基礎。我國目前90％以上的能源、80％左右的工業(yè)原料、70％以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和30％以上的農(nóng)業(yè)用水、城鄉(xiāng)居民用水均來自礦產(chǎn)資源。由于長期開采，我國埋藏在淺部的有色礦床資源已接近枯竭，必將加快向深部礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)利用，深井開采已呈必然趨勢。大規(guī)模開發(fā)深部金屬礦產(chǎn)資源是我國礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢，深井開采已成為我國乃至世界礦業(yè)界特別關注的問題。國外開采深度超千米的金屬礦山上百座，主要集中在南非、加拿大、美國、印度等國。我國已經(jīng)開采或正在建設的冬瓜山銅礦、云南大紅山銅礦，內蒙古獲各琦銅礦、新疆哈密黃山銅鎳礦的開采深度均在千米以上。今后的10～20年內，我國相當一部分金屬和有色金屬礦山將進入1000～2000 m深部開采。深井開采帶來“四高、一擾動”的特征，存在復雜的力學環(huán)境?！八母摺敝饕侵父叩貞?、高地溫、高水壓、高提升能，“一擾動”指強烈的開采擾動。高應力誘發(fā)的巖爆與地壓、產(chǎn)生冒頂?shù)葹暮?，造成支護困難，嚴重威脅人員及設備的安全。高井溫使作業(yè)面勞動條件嚴重惡化，工作效率大大降低；據(jù)統(tǒng)計資料，溫度每增加1℃，工人的勞動生產(chǎn)率將降低7％～10％。高水壓使開采中的災變事故表現(xiàn)為多發(fā)性和突發(fā)性。高提升能則惡化了提升、排水條件，加大了礦山成本等。采礦擾動使受采動影響的巷道圍巖壓力數(shù)倍、甚至近10倍于原巖應力，表現(xiàn)出有巖爆沖擊地壓發(fā)生，引起礦震，巖體破壞加重，給開采巖層控制帶來難度，使開采工藝變得復雜，開采技術難度加大，效率低下。在含硫高的礦山，礦石還有自燃結塊現(xiàn)象發(fā)生，采礦礦石爆堆一旦出現(xiàn)結塊，將會造成出礦困難，增加處理成本，嚴重者導致停產(chǎn)。如果結塊礦石不及時處理，不但造成資源損失，時間長了還有可能導致自燃火災的發(fā)生，而且會給采場充填體穩(wěn)定性帶來不利影響。針對復雜的開采技術條件，深井開采需要重點開展多相多場耦合環(huán)境下的礦巖非線性動力學特征、新的采礦工藝技術與裝備、熱力系統(tǒng)及其環(huán)境控制以及利用高科技手段進行管理、控制等綜合技術研究，以實現(xiàn)深部金屬資源的安全、高效、經(jīng)濟開采。

內容概要

《深井硬巖大規(guī)模開采理論與技術:冬瓜山銅礦床開采研究與實踐》共有四篇共18章。在前言中，概述了深井硬巖研究現(xiàn)狀、發(fā)展及關鍵技術問題；在正文的 18章中，針對冬瓜山深井特有的開采技術條件（深井1000m、高應力、高溫、高水壓、有巖爆傾向）和關鍵技術問題，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗和實踐相結合的方法，系統(tǒng)、全面地概述冬瓜山銅礦床深井安全高效開采及地壓與巖爆監(jiān)控理論技術最新研究成果，介紹了日產(chǎn)1萬t大規(guī)模開采產(chǎn)能保障體系的建立和完善?！渡罹矌r大規(guī)模開采理論與技術:冬瓜山銅礦床開采研究與實踐》具有很強的可讀性，可供礦山、科研設計院所科技人員和管理人員，高等院校采礦專業(yè)師生參考閱讀。

書籍目錄

第一篇 開采技術條件1 區(qū)域地質與礦區(qū)礦床地質特征1.1 區(qū)域地質1.1.1 區(qū)域地層分布特征1.1.2 區(qū)域構造與巖漿巖特征1.2 礦區(qū)及礦床地質特征1.2.1 礦區(qū)自然地理條件1.2.2 地層及巖性特征1.2.3 構造特征1.2.4 巖漿巖1.2.5 變質作用1.3 礦床地質特征1.3.1 礦床特征1.3.2 礦石特征1.3.3 礦體圍巖特征1.4 工程地質1.4.1 巖體結構特征1.4.2 礦體及其直接頂、底板圍巖條件1.4.3 巖體結構類型1.4.4 巖體穩(wěn)定性評價1.5 礦區(qū)水文地質1.5.1 含水巖組及富水程度1.5.2 主要破碎帶水文地質特征1.5.3 水化學特征1.5.4 地下水動態(tài)與水力聯(lián)系1.5.5 冬瓜山銅礦老區(qū)坑道充水特征1.5.6 冬瓜山銅礦周邊礦山水文地質特征1.5.7 冬瓜山銅礦淺部及周邊礦山突水情況1.6 礦床水文地質特征1.7 主要井筒與回風道水文地質特征1.7.1 主井水文地質特征1.7.2 出風井水文地質特征1.7.3 回風道水文地質特征1.8 礦坑涌水量預測參考文獻2 礦區(qū)原巖應力2.1 礦區(qū)地質構造應力場2.2 礦區(qū)原巖應力測量2.2.1 孔壁應力解除法原巖應力測量2.2.2 聲發(fā)射法原巖應力測量2.3 礦區(qū)原巖應力場分布特征及其應用2.3.1 礦區(qū)原巖應力場的分布特征2.3.2 原巖應力場測定數(shù)據(jù)的應用參考文獻3 礦巖的物理力學性質及巖爆傾向性3.1 礦巖的物理力學性質3.1.1 取樣地點及巖石類型3.1.2 巖樣描述3.1.3 巖石密度及彈性波速測定3.1.4 礦巖的單軸抗壓強度及靜彈性參數(shù)測定3.1.5 礦巖單軸抗拉強度測定3.1.6 三軸壓縮試驗及莫爾庫侖強度參數(shù)確定3.1.7 各類巖石物理力學參數(shù)匯總3.2 礦巖的巖爆傾向性3.2.1 巖爆發(fā)生機理3.2.2 巖爆傾向性指標的確定3.2.3 冬瓜山銅礦礦巖巖爆傾向性3.2.4 礦巖的巖爆傾向性分類和排序的意義參考文獻4 冬瓜山銅礦地熱與地溫4.1 礦山及其地熱研究概況4.1.1 礦床勘探期間的地熱調查結果4.1.2 “九五”期間的地熱調查研究4.2 礦山地熱地質條件4.2.1 區(qū)域地熱地質背景4.2.1 礦床地熱特征4.2.3 礦巖的熱物理性質4.3 地溫的測量及其變化規(guī)律4.3.1 測溫所采用的方法4.3.2 測溫范圍4.3.3 地溫的變化規(guī)律分析4.3.4 主要中段的地溫預測4.3.5 原巖放熱量的評價4.4 地下水的分布及其放熱量4.4.1 地下水的空間分布4.4.2 地下水溫預測4.4.3 熱水的放熱量4.5 其他熱源的調查和評價4.5.1 坑內設備放熱4.5.2 空氣自壓縮生熱4.5.3 采出的巖、礦石放熱4.5.4 其他熱源4.6 各類熱源的綜合評價和降溫措施建議4.6.1 各類熱源的綜合評價4.6.2 利用淺部采空區(qū)降溫4.6.3 淋水的處理和熱水的疏干4.6.4 生產(chǎn)中的降溫和合理布置采區(qū)4.7 結論參考文獻第二篇 安全高效采礦理論與技術5 礦山開采系統(tǒng)5.1 引言l5.2 開拓提升運輸系統(tǒng)5.3 礦山其他系統(tǒng)5.3.1 供氣系統(tǒng)5.3.2 坑內供水系統(tǒng)5.3.3 供電系統(tǒng)5.3.4 排水系統(tǒng)5.3.5 通風系統(tǒng)5.3.6 充填系統(tǒng)5.3.7 通信系統(tǒng)5.3.8 微震監(jiān)測系統(tǒng)參考文獻6 采礦方法6.1 引言6.2 冬瓜山礦床采礦方法選擇6.2.1 冬瓜山礦床采礦方法選擇的主要因素6.2.2 應用采礦方法選擇專家系統(tǒng)初步選定采礦方法6.2.3 采礦方法經(jīng)濟技術比較6.2.4 大孔采礦和中深孔采礦落礦方式優(yōu)化6.3 采礦方法方案優(yōu)化6.3.1 盤區(qū)布置優(yōu)化6.3.2 盤區(qū)隔離礦柱寬度及采場結構參數(shù)優(yōu)化6.3.3 回采順序優(yōu)化6.4 隔離礦柱回采方法6.4.1 采礦方法6.4.2 回采順序6.4.3 采場的布置形式和結構參數(shù)6.4.4 采準切割工程6.4.5 回采作業(yè)6.4.6 技術經(jīng)濟指標6.5 采空區(qū)精密探測6.5.1 空區(qū)精密探測技術6.5.2 探測方法6.5.3 探測空區(qū)模型應用6.6 實踐和結論參考文獻7 采準系統(tǒng)7.1 引言7.2 影響采準系統(tǒng)的主要因素7.3 采準系統(tǒng)優(yōu)化7.3.1 頂部鑿巖水平的確定及工程布置7.3.2 底部出礦水平的確定及工程布置7.4 底部結構選擇及優(yōu)化7.4.1 底部結構選擇的主要影響因素7.4.2 底部結構形式選擇7.4.3 塹溝式底部結構方案優(yōu)化7.4.4 塹溝式底部結構參數(shù)的確定7.5 采準工程設計……第三篇 災害監(jiān)測理論與技術第四篇 礦山產(chǎn)能及其保障體系的建立與完善

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇　開采技術條件1　區(qū)域地質與礦區(qū)礦床地質特征冬瓜山銅礦床位于沿江多金屬成礦帶上的安徽省銅陵市獅子山礦田內，位于銅陵市以東7.5 km處，所處大地構造位置為淮陽山字形構造前弧東翼，揚子準地臺東北部揚子臺坳的繁昌一貴池凹斷褶束東部銅陵地塊中。1.1.1　區(qū)域地層分布特征銅陵地區(qū)所處的揚子準地臺，在燕山運動以前為連續(xù)沉積的一套沉積巖相。該區(qū)地層發(fā)育較全，厚度較大，區(qū)內除缺少泥盆系中、下統(tǒng)外，從志留系至第四地系地層均有出露。第四系為松散堆積物分布于長江沿岸平原及山區(qū)的山麓、山坡及山間凹地中。第三系河流相砂礫巖地層分布于沿江一帶的大通附近。白堊一侏羅系為火山巖地層分布于外圍的繁昌盆地。三疊系以海相碳酸巖地層為主，分布于開闊的各向斜部位。二疊系與中上石炭統(tǒng)的海陸交互相碎屑巖和海相碳酸巖地層分布于各背斜的翼部。上泥盆統(tǒng)陸相碎屑巖與志留系濱海碎屑巖相地層分布于各背斜的軸部。其中，上泥盆統(tǒng)及中上石炭統(tǒng)，二疊系至下中三疊統(tǒng)是本區(qū)內生金屬礦產(chǎn)的主要成礦和控礦層位。巖性主要為灰?guī)r、砂巖、頁巖。1.1.2　區(qū)域構造與巖漿巖特征銅陵地塊處于不同構造體系的復合部位，由于多期多次構造運動，使得區(qū)內長江兩岸古生代與新生代的地層產(chǎn)生了一系列褶皺和斷裂帶。其西北側為位于長江北岸北東向展布的揚子斷裂帶；北部為東西向展布的銅陵一南陵隱伏深斷裂；南側為木鎮(zhèn)一南陵斷陷盆地；著名的北北東向郯廬深大斷裂也在本區(qū)西北部經(jīng)過。區(qū)域內主要構造如圖1-1（銅陵地區(qū)地質構造體系略圖）所示?，F(xiàn)將區(qū)域內主要構造特征分述如下。1.1.2.1 褶皺區(qū)內主要分布印支期褶皺，這些褶皺為大致平行排列，軸向北東或北東東的短軸褶皺，兩端分別為向東、西偏轉構成S形彎曲。銅陵地區(qū)主要褶皺分布于長江以南順安一大通復向斜中的銅官山背斜、陶家山向斜、青山背斜、朱村向斜、永村橋背斜，以及長江以北的無為一和縣褶皺等。

編輯推薦

《深井硬巖大規(guī)模開采理論與技術:冬瓜山銅礦床開采研究與實踐》為冶金工業(yè)出版社出版。

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