(1)成果简介
深井开采面临高地压、高承压水及高温湿热等复杂环境条件,叠加频繁开采扰动,极易诱发强矿震、频繁岩爆、顶板坍塌和软岩大变形等典型地压灾害。该类灾害隐蔽性强、难以识别和预警,后果严重,是深部地下矿山安全生产的重大安全风险之一。该技术为深井开采全过程的地压灾害防控提供了从源头规划→过程控制→末端处治的系统解决方案。建立了以地压灾害风险为约束条件的深井开采整体规划方法,通过规划合理的采矿方法、采场结构参数、回采顺序、充填结构等,形成地压风险与开采成本协同的本质安全开采方案;研发了高应力分级支护评价方法、大变形围岩控制技术、围岩分级分区支护技术、充填体稳定预控技术等,实现全矿山巷道、采场、硐室及充填体等工程支护“一张图”;研发了爆破/非爆破卸荷帷幕技术、高应力矿柱超前卸荷技术、巷道工程随掘预处技术等,消除回采作业过程中的动力灾害风险;研发了深井抗冲击耐变形支护装备与技术,实现地压灾害的末端处治。此外,通过建设地压灾害风险全时空监测系统,部署地压风险分析平台,动态主动判识并圈定地压灾害风险区,提供针对性的地压灾害处治措施建议,确保深井采矿全生命周期地压灾害的可靠解危。
(2)主要性能指标及适用条件范围
适用于深井金属非金属矿山地压灾害风险的有效防控。相关感知与防治系列装备实现100%自主化,其中50cm级大行程锚杆(索)能量吸收能力突破55kJ;矿山领域鲜见的极破碎膨胀软岩15m高大硐室结构变形控制在毫米级,“梯次”卸荷后矿山1.5MR级以上矿震发生频次降低80%,采动诱发2.5MR强矿震近场(10m)工程无明显破坏。
(3)成果应用情况
该技术在云南驰宏锌锗毛坪铅锌矿、首钢矿业杏山铁矿、中国有色集团白音诺尔铅锌矿等典型矿山开展了示范性应用,显著降低了示范矿山的地压灾害风险。助力相关企业近三年新增利润超30亿元、新增税收超10亿元。联合申报各类知识产权超过120项,获省部级行业协会科技奖励10余项,共同建设了国家矿山局重点实验室等省部级以上技术平台3个,培养国家级、省部级及行业技术骨干人才50余人。
(4)成果展示
图1 深井采动地压灾害风险主动判识技术 图2 半悬吊锚杆与筋网组合预控技术
图3 高大硐室群大变形灾害处治技术
图4 强矿震抗冲击支护装备与技术