鞍山大孤山矿区地下水氢氧同位素特征及水源识别

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准确识别露天开采矿区漏水来源对矿山的安全开采具有重要意义。基于鞍山大孤山矿区地下水和矿区漏水水样的氢氧同位素测试结果,研究了矿区地下水的氢氧同位素特征,分析了矿区不同含水层之间的补给关系和水力联系,最后结合矿区地质条件确定了矿区不同位置漏水成因。结果表明:地下水来源于大气降雨,含水层之间水力联系紧密;巷道入口漏水来自地表池塘水,巷道其余漏水和矿坑西侧边坡漏水来自矿区西侧地下水的侧向补给;矿坑南侧边坡2处漏水相互补给,漏水水源来自于矿坑南侧地下水。研究结果对矿区水害治理提供了指导意义。
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针对地浸铀矿钻孔出现钻孔缩径、卡钻事故,从钻进地层、钻孔施工工艺、钻进设备以及泥浆性能等方面对缩径、卡钻原因进行分析,提出解决措施并进行现场应用。研究表明:当钻孔钻进岩层中有黏土、蒙脱石等矿物成分时,钻孔钻进时极其容易出现缩径,而泥浆泵钻孔排渣能力不足会进一步增加缩径影响,进而导致卡钻;改善泥浆性能、增加泥浆泵功率以及在容易缩径地层中采取合适钻进工艺是防治钻孔缩径、卡钻关键。解决措施应用后,钻孔月平均缩径、卡钻发生次数降幅达到83.3%,取得较好的应用效果。研究成果可为其他地浸铀矿钻钻进提供借鉴参考。
针对西部某矿回风巷在大埋深强采动环境下的长期大变形的工程现象,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同煤层厚度、构造应力及煤柱宽度下的巷道变形破坏规律。结果表明,随着煤层厚度的增大,巷道顶板塑性区及变形量逐渐增大,对顶板影响显著。随着构造应力增大,偏应力作用下巷道围岩整体变形逐渐增大,应力集中区逐渐向帮部深处和底板转移。随着煤柱宽度的增加,巷道顶底板及两帮变形量呈现先增大后减小的趋势,当前煤柱尺寸设置不合理,应减小煤柱尺寸,优化围岩应力环境,提高巷道维护效果。
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为探索巷道爆破有毒有害气体及粉尘的扩散规律,基于气固两相流理论,采用FLUNET仿真软件离散颗粒模型与多组分输运模型相结合,研究掘进巷道内爆破粉尘及有毒有害气体的扩散规律及变量场分布特征,包含温度场、速度场、有毒有害气体浓度及粉尘浓度的时变规律。结果表明:巷道爆破后有毒有害气体主要集中在巷道顶部,同时在巷道某个中间位置达到极值。大粒径的粉尘很难被气流或涡流带至远处,大部分细微粉尘在爆破后2~6 s内都位于坑道0~40 m处的上部区域。
为改善泰业煤矿8302回风顺槽沿空掘巷期间,原支护方案难以有效控制巷道围岩变形的问题,进行加强支护研究。调查结果显示,受8301工作面采动影响,8302回风顺槽围岩裂隙发育、完整性降低,导致巷道网兜现象明显,局部发生掉顶,巷道围岩变形较大。提出增大锚杆(索)预紧力和帮锚杆长度、缩小锚索间距的加强支护方案。现场实测结果表明,采用加强支护方案后,巷道顶底板和两帮累计移近量分别稳定在52.70和116.51 mm,巷道围岩变形控制效果显著。
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