深井硬巖大規(guī)模開采理論與技術(shù)

前言

礦產(chǎn)資源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、保障國家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)。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(shì)。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(shì)，深井開采已成為我國乃至世界礦業(yè)界特別關(guān)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(shè)的冬瓜山銅礦、云南大紅山銅礦，內(nèi)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(nèi)，我國相當(dāng)一部分金屬和有色金屬礦山將進(jìn)入1000～2000 m深部開采。深井開采帶來“四高、一擾動(dòng)”的特征，存在復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境。“四高”主要是指高地應(yīng)力、高地溫、高水壓、高提升能，“一擾動(dòng)”指強(qiáng)烈的開采擾動(dòng)。高應(yīng)力誘發(fā)的巖爆與地壓、產(chǎn)生冒頂?shù)葹?zāi)害，造成支護(hù)困難，嚴(yán)重威脅人員及設(shè)備的安全。高井溫使作業(yè)面勞動(dòng)條件嚴(yán)重惡化，工作效率大大降低；據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，溫度每增加1℃，工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率將降低7％～10％。高水壓使開采中的災(zāi)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(dòng)使受采動(dòng)影響的巷道圍巖壓力數(shù)倍、甚至近10倍于原巖應(yīng)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(fù)雜，開采技術(shù)難度加大，效率低下。在含硫高的礦山，礦石還有自燃結(jié)塊現(xiàn)象發(fā)生，采礦礦石爆堆一旦出現(xiàn)結(jié)塊，將會(huì)造成出礦困難，增加處理成本，嚴(yán)重者導(dǎo)致停產(chǎn)。如果結(jié)塊礦石不及時(shí)處理，不但造成資源損失，時(shí)間長了還有可能導(dǎo)致自燃火災(zāi)的發(fā)生，而且會(huì)給采場(chǎng)充填體穩(wěn)定性帶來不利影響。針對(duì)復(fù)雜的開采技術(shù)條件，深井開采需要重點(diǎn)開展多相多場(chǎng)耦合環(huán)境下的礦巖非線性動(dòng)力學(xué)特征、新的采礦工藝技術(shù)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(jìn)行管理、控制等綜合技術(shù)研究，以實(shí)現(xiàn)深部金屬資源的安全、高效、經(jīng)濟(jì)開采。

內(nèi)容概要

《深井硬巖大規(guī)模開采理論與技術(shù):冬瓜山銅礦床開采研究與實(shí)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(guān)鍵技術(shù)問題；在正文的 18章中，針對(duì)冬瓜山深井特有的開采技術(shù)條件（深井1000m、高應(yīng)力、高溫、高水壓、有巖爆傾向）和關(guān)鍵技術(shù)問題，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)踐相結(jié)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(shù)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(shù):冬瓜山銅礦床開采研究與實(shí)踐》具有很強(qiáng)的可讀性，可供礦山、科研設(shè)計(jì)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(shù)條件1 區(qū)域地質(zhì)與礦區(qū)礦床地質(zhì)特征1.1 區(qū)域地質(zhì)1.1.1 區(qū)域地層分布特征1.1.2 區(qū)域構(gòu)造與巖漿巖特征1.2 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征1.2.1 礦區(qū)自然地理?xiàng)l件1.2.2 地層及巖性特征1.2.3 構(gòu)造特征1.2.4 巖漿巖1.2.5 變質(zhì)作用1.3 礦床地質(zhì)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(zhì)1.4.1 巖體結(jié)構(gòu)特征1.4.2 礦體及其直接頂、底板圍巖條件1.4.3 巖體結(jié)構(gòu)類型1.4.4 巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)1.5 礦區(qū)水文地質(zhì)1.5.1 含水巖組及富水程度1.5.2 主要破碎帶水文地質(zhì)特征1.5.3 水化學(xué)特征1.5.4 地下水動(dòng)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(zhì)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(zhì)特征1.7 主要井筒與回風(fēng)道水文地質(zhì)特征1.7.1 主井水文地質(zhì)特征1.7.2 出風(fēng)井水文地質(zhì)特征1.7.3 回風(fēng)道水文地質(zhì)特征1.8 礦坑涌水量預(yù)測(cè)參考文獻(xiàn)2 礦區(qū)原巖應(yīng)力2.1 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)2.2 礦區(qū)原巖應(yīng)力測(cè)量2.2.1 孔壁應(yīng)力解除法原巖應(yīng)力測(cè)量2.2.2 聲發(fā)射法原巖應(yīng)力測(cè)量2.3 礦區(qū)原巖應(yīng)力場(chǎng)分布特征及其應(yīng)用2.3.1 礦區(qū)原巖應(yīng)力場(chǎng)的分布特征2.3.2 原巖應(yīng)力場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)的應(yīng)用參考文獻(xiàn)3 礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)及巖爆傾向性3.1 礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)3.1.1 取樣地點(diǎn)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(cè)定3.1.4 礦巖的單軸抗壓強(qiáng)度及靜彈性參數(shù)測(cè)定3.1.5 礦巖單軸抗拉強(qiáng)度測(cè)定3.1.6 三軸壓縮試驗(yàn)及莫爾庫侖強(qiáng)度參數(shù)確定3.1.7 各類巖石物理力學(xué)參數(shù)匯總3.2 礦巖的巖爆傾向性3.2.1 巖爆發(fā)生機(jī)理3.2.2 巖爆傾向性指標(biāo)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(xiàn)4 冬瓜山銅礦地?zé)崤c地溫4.1 礦山及其地?zé)嵫芯扛艣r4.1.1 礦床勘探期間的地?zé)嵴{(diào)查結(jié)果4.1.2 “九五”期間的地?zé)嵴{(diào)查研究4.2 礦山地?zé)岬刭|(zhì)條件4.2.1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景4.2.1 礦床地?zé)崽卣?.2.3 礦巖的熱物理性質(zhì)4.3 地溫的測(cè)量及其變化規(guī)律4.3.1 測(cè)溫所采用的方法4.3.2 測(cè)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(yù)測(cè)4.3.5 原巖放熱量的評(píng)價(jià)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(yù)測(cè)4.4.3 熱水的放熱量4.5 其他熱源的調(diào)查和評(píng)價(jià)4.5.1 坑內(nèi)設(shè)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(píng)價(jià)和降溫措施建議4.6.1 各類熱源的綜合評(píng)價(jià)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(jié)論參考文獻(xiàn)第二篇 安全高效采礦理論與技術(shù)5 礦山開采系統(tǒng)5.1 引言l5.2 開拓提升運(yùn)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(nèi)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(fēng)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(cè)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)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(yīng)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(jì)技術(shù)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(chǎng)結(jié)構(gòu)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(chǎng)的布置形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)6.4.4 采準(zhǔn)切割工程6.4.5 回采作業(yè)6.4.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)6.5 采空區(qū)精密探測(cè)6.5.1 空區(qū)精密探測(cè)技術(shù)6.5.2 探測(cè)方法6.5.3 探測(cè)空區(qū)模型應(yīng)用6.6 實(shí)踐和結(jié)論參考文獻(xiàn)7 采準(zhǔn)系統(tǒng)7.1 引言7.2 影響采準(zhǔn)系統(tǒng)的主要因素7.3 采準(zhǔn)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(jié)構(gòu)選擇及優(yōu)化7.4.1 底部結(jié)構(gòu)選擇的主要影響因素7.4.2 底部結(jié)構(gòu)形式選擇7.4.3 塹溝式底部結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化7.4.4 塹溝式底部結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定7.5 采準(zhǔn)工程設(shè)計(jì)……第三篇 災(zāi)害監(jiān)測(cè)理論與技術(shù)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(shù)條件1　區(qū)域地質(zhì)與礦區(qū)礦床地質(zhì)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(nèi)，位于銅陵市以東7.5 km處，所處大地構(gòu)造位置為淮陽山字形構(gòu)造前弧東翼，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東北部揚(yáng)子臺(tái)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(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)，在燕山運(yùn)動(dòng)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(nèi)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(nèi)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(gòu)造與巖漿巖特征銅陵地塊處于不同構(gòu)造體系的復(fù)合部位，由于多期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得區(qū)內(nèi)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(cè)為位于長江北岸北東向展布的揚(yáng)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(cè)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(nèi)主要構(gòu)造如圖1-1（銅陵地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造體系略圖）所示?，F(xiàn)將區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造特征分述如下。1.1.2.1 褶皺區(qū)內(nèi)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(zhuǎn)構(gòu)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(fù)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。

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

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