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摘要
岩石力学仪器已在别克矿，美国密苏里州附近的回填房柱式试验段提供数据近16年。围岩仪器工具包括钻孔应变仪，其安装在矿井的顶部和支柱,双轴应力计用于支柱和基牙埋入应变计，引伸和地压力盒分别安装在水泥回填部位。而提取的支柱，支柱在提取后14年的监测检测中观测到，其仪器监测试验段稳定性可达两年。所有未开采出来的时候提取的支柱换能器，68％仍然起作用。这些仪器的数据表明，回填所配套的矿井顶板和维护支撑柱的强度，长期提高了地下安全。例如由回填柱子上的一侧提供约束限制剩余支柱的扩张在回填占35％，而测得采后总应力和应变为28％。地压力盒应力测量证实了目视观测的回填保持稳定。地压力盒采后应力测量适应自然对数公式，其公式为时间与R平方值范围从0.76到0.98。自然对数方程也描述出了R平方值范围从0.30到0.99回填采后的应变行为。对由测试区域的三维数字模型回填计算应力分别与地压力盒中测量的那些相一致。
关键词:水泥堆石、长期监测、地下矿、矿室和矿柱
1 引言
影响地下挖掘稳定几个重要因素，包括地应力 、岩体特性、开放跨度和自挖掘以来的时间[1]。随着开采后岩体围岩的损失，地面条件受到变质，如支柱剥落，矿井顶板冒落，和屋顶到地板或墙到墙收敛。此过程继续随时间威胁长期的稳定性。回填之前支柱提取放置在地下通道口，提供限制和支持岩体，从而限制收敛量减缓这种随时间变化的故障。在许多情况下，长期采矿将不使用回填的是不可能的，因为它也提供了区域稳定[2]和[3]。
回填，也可以承受长期负荷作为应力从主岩随时间逐步转移。压实，结算和回填的运动从这个额外的负载会影响区域排雷稳定。回填的长期地区稳定至关重要，接入方式必须保持开放毗邻回填支持的区域或者有接近回填部分活跃井巷。岩土工程仪器提供监控重要手段和定量评价矿井回填部分的稳定性，使适当的行动可以采取以解决稳定性问题[4]。
一个岩石力学仪器仪表项目的持续时间部分取决于，由仪表电缆项目，长期可达性的目标，仪器的敏感性及其电缆对采矿活动破坏。以下引文是回填相关监测方案持续不到六年的例子。麦克内和科森[5]测量墙封闭和压力在剪切和填充静脉矿超过五年量化液压水沙充填的墙壁上封闭的有效性。 Hergot和罗[6]监测回填应力和变形的屋顶在钾盐矿近两年来评估放置回填提供顶板支护废盐所需的时间。贝多斯等[7]在监测矿山尾矿和墙体变形回填应力切割 - 充填回采系统大约一年在钾盐矿，以确定巩固和尾矿的强度发展和回填的墙封闭效果。监测计划由Guuml;rtunca等人进行的。 近两年来量化巩固了尾矿挂墙上闭包的性能和比较结果的性能我们系统。孔隙压力测量大约两年Zhurin[9]在一个地下铁矿尾矿沉积估计排水时间和确定采场之间的相互作用。多诺万。 [10]与多点检测三个窗台上垫部分钻孔应变仪测量垂直位移的上覆膏填充削弱时,土压力测量细胞水平的压力,和收缩仪伸长计测量墙关闭大约一年。
其首要的目的岩石力学程序，以评估围岩的长期行为和回填必然需要一个较长的数据收集时间段。德索萨等[4]监视的灌浆和回填系统，以控制盐水的流入和监测长期稳定性为10年。玛勒基等[11]分析了9年拟议的网站收集的永久处置放射性废物，以确定库的一段长期稳定的地下储存库收敛测量。
回填在仪表测试部分在别克矿首先测试，以确定是否剩下初级开采后支撑柱可以安全和经济的开采。量化失败支柱由回填包围，或“困”支柱的残余强度，是因为其潜在的稳定矿顶和减少对周围支柱[12]负载的特别的兴趣。剩下挖掘在测试部分的柱子后文书读取为额外的14年的监测长期稳定性和在矿顶和回填量化时间依赖行为。
1.1 别克矿
如示于图1，别克煤矿是在 New Lead Belt，或Viburnum Trend地下矿山之一，其拥有者为多鲁恩公司，密苏里州圣路易斯。New Lead Belt是平躺着，含有铅，锌表格矿床，铜是位于150-360米的覆盖层下。矿体为1-40米厚，10-600米宽，并且有65公里长的趋势。图。 2示出了使用广义地层列中的岩石类型。采矿地平线由一个主管白云岩，页岩，白云岩和泥岩组成的屋顶主管白云石。戴维斯页岩的43米厚层位于这些矿床其次是主管白云岩风化表面之上。沉淀有两个主要的联合集和一组水平层理面，间隔13厘米到2米不连续性。一个联合组，趋势N45°E和逢低70-90°的东南部，与其他趋势N45°W和逢低70-90°到西南。在白云质围岩的平均无侧限抗压强度108.9兆（UCS）和72 [13]岩体等级（RMR）。
在别克矿用于初级房发展采矿设备包括两个潮钻客机，7至9吨容量的装载机，以及27-45吨容量的运输卡车。二次挖掘包括背部，底部，咬边和过切通行证。在板块进行回填，无论是1.8到2.4米长的分割集或安装1.8到2.4米长的树脂灌浆螺纹钢螺栓，取决于地面条件[14]。
胶合堆石（CRF）柱提取过程中被用于提供区域的稳定性。遏制CRF，非骨水泥1.8米高的废石护堤首先支柱之间构建周围区域的外围进行回填。然后几个CRF电梯被放置到1.8米的高度的护堤之间。填写包括13毫米钢缆和＃4号电焊板围栏从这个CRF平台构建。钢电缆是通过固定用膨胀锚栓支柱肋骨尖括号循环。如果围栏高度超过9米两个间隔均匀回接锚被放置在填充支持钢铁围栏的每个支承电缆。附加1-m的升降机放置到内填充围栏的顶部1米。重复这一施工过程，直到CRF是从矿山顶板0.6米如果一个抛油环卡车用于填充的最后间隙。在这种情况下，顶断材料为零下5厘米的废石，水泥的混合物中，飞灰，水和旋风磨尾矿。如果使用灌浆泵，最后的间隙为15cm并且填充有矿山尾矿，水，水泥的混合物中，飞灰，发泡剂，和一个延迟器[15]和[16]。面积回填后，在回填截面的周长矿柱开采，被困支柱要么留给支持或从次级漂移开采。
1.2回填测试区
所谓的5区一节，在图平面图所示。图3是回填是在别克矿首次使用的地方。 5区被选中，因为矿的这一部分是由它是否在测试过程中出现的将会阻滞再分配一个级联支柱运行负荷屏障支柱包围。这些支柱是每边18米，高约8-12米宽。整个回填面积测量88米times;37米房间大约9.8米宽。图是试验段南侧的照片。
试验区不同之处是结合减去1米的径流式矿用废石，废石已被压碎成减去13厘米的，混合在用旋风磨尾矿地下批生产工厂和4％左右的水泥生产CRF回填[17]，曾用于CRF总白云石废石井下开采[18]。该CRF被运送到传送带回填部分和0.3〜蔓延到0.6米的轮式使用升降机推土机。CRF被放置成与支柱肋和西阻挡支柱的肋接触。由于回填的电梯置于一个钢筋喷射混凝土围墙，从地板到外围支柱包含CRF之间的矿井顶板构造的顺序。一个完成的填充栅栏的示于图 5，此外，正方形喷浆气旋围栏1.5米两侧从地板依次被构造成屋顶在其上的所有四个侧面局限于由CRF四个捕获柱的北侧。这些外壳的内部被留空，作为自由面，当支柱被破坏。回填的顶部3米有5厘米最大直径聚集，并放置前端装载机和卡车甩油环[15]。从目视检查，回填的大约50％是与矿顶接触，并且回填的顶部和其余区域之间的最大间隙为约1厘米。
表1包含的开采顺序，它是在图3中显示示。一般来说，在东北回填部分的漂移的柱子都是先开采，其次这是由回填包围沿着回填周边的柱子，然后支柱101-104。被困支柱钻和从测试区域的下方接入漂移大约6米炸开。最后被困柱被开采约3.5年后，8个额外的柱子南部开采的南垒支柱，东桥台之间在这一领域的[19]
|
Pillar |
Day |
|
97, East half |
0 |
|
96 |
17 |
|
87, South half |
17 |
|
97, West half |
17 |
|
95 |
52 |
|
86, South half |
52 |
|
94 |
59 |
|
105 |
85 |
|
106 |
85 |
|
114 |
101 |
|
5, North half |
123 |
|
113, Bottom 12.5 m |
123 |
|
6, West 3.7 m |
123 |
|
113, Top 4.3 m |
127 |
|
5, South half |
177 |
|
14, North half |
177 |
|
112 |
192 |
|
4, North half |
192 |
|
4, South half |
199 |
|
13, North half |
199 |
|
111 |
212 |
|
110 |
212 |
|
93 |
221 |
|
92 |
233 |
|
101 |
389 |
|
102, 7 Holes |
444 |
|
102, 20 Holes |
451 |
|
104 |
515 |
|
103 |
695 |
|
23 |
1974 |
|
22 |
1984 |
|
32 |
2000 |
|
31 |
2010 |
|
41 |
2048 |
|
40 |
2109 |
|
38 |
2179 |
|
39 |
2181 |
自1991年以来，1270万吨矿石的支柱已经在开采多鲁恩在New Lead Belt，使用540万吨的CRF。柱回采目前占每年开采岩石的26％。然而，由于它们的高品位，开采支柱目前铅占38％，则锌占34％，并且每年生产金属铜24％。多鲁恩拥有1720万吨储量的支柱的。
2仪表
钻孔伸缩仪和双轴应力米分别安装在柱子和地区5，坝肩引伸也被安装在矿顶。埋置应变计和土压力的硐室在中间高度和附近的胶结回填的顶部放置，如图6所示。不采取全面趋同的测量，因为这些仪器及其电缆无法正确地从采矿设备和爆炸破坏回填或柱子拆除过程中受到保护。仪器的目的是监测短期和长期的稳定性，记录应力重新分布到支柱采矿过程中，提
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