大型缓倾斜矿体的采场地压控制研究

论文摘要

如何处理大采空区一直是矿山开采普遍存在的技术难题。采空区一旦失稳,将会引起地表沉陷、冲击波、生态环境破坏等危害,给人们的生产生活造成严重的影响。因此,开展空区处理研究,研究经济合理、技术可行、简便适用的空区处理方法,成为矿山安全生产及资源回收的首要任务。本文首先对国内外关于采空区稳定性及处理方面的研究文献进行了综述,归纳了影响采空区围岩稳定性的因素,并对采空区围岩稳定性分析方法及采空区处理方法进行了系统的总结;其次,以龙桥铁矿采空区为研究背景,通过现场岩体结构面调查和室内岩石力学试验,对采空区围岩节理裂隙和物理力学性质进行了研究分析,在此基础上,对岩体力学参数进行了工程化处理,同时,采用理论分析和三维有限差分数值模拟相结合的方法,利用Flac3D数值软件对龙桥铁矿原始采空区稳定性进行了研究分析。最后,在对比分析各种采空区处理措施的基础上,结合龙桥铁矿采空区的实际情况,提出了采场及采空区原岩移动规律监测设计方案和相关建议。本文主要研究工作及结论如下:1、对现场进行调查,通过分析龙桥铁矿矿区岩体现场特性,基本掌握了矿区开采地质条件。2、对龙桥铁矿矿区岩体构造进行了现场巷道调查,并对巷道调查数据进行了及时处理。3、对矿区典型岩石和典型弱面岩体进行取样、运输和加工,并在材料试验机上进行抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角室内试验,取得了龙桥矿典型岩石的基本力学参数。4、结合现场地质调查结果,对试验得到的岩石物理力学参数进行必要的工程处理,以使初始参数符合实际情况。5、根据现场实际情况,选取龙桥铁矿不同水平的三个测点进行原岩应力场应力解除现场测定。6、运用数值模拟计算方法分析和预测了空区充填前后应力变化的规律。7、根据原岩应力场分布规律和数值模拟结果,提出采场及采空区围岩移动规律监测设计方案和相关建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 采空区处理方法综述
• 1.2.1 崩落围岩处理空场
• 1.2.2 充填料充填空场
• 1.2.3 矿柱支撑空场
• 1.2.4 封闭和隔离采空场
• 1.2.5 联合法处理空场
• 1.3 本文的研究内容及方法
• 第二章工程概况
• 2.1 地理位置及交通
• 2.2 矿区地质概况
• 2.2.1 矿区地层
• 2.2.2 矿区构造
• 2.2.3 矿区岩浆岩
• 2.2.4 矿区围岩蚀变
• 2.3 矿床特征
• 2.3.1 矿体特征
• 2.3.2 矿体顶底板特征
• 2.3.3 水文地质条件
• 2.3.4 工程地质条件
• 2.3.5 开采方法
• 第三章 矿区岩体节理调查与统计分析
• 3.1 引言
• 3.2 节理调查规范与调查方案设计
• 3.2.1 节理调查规范
• 3.2.2 节理现场观测和统计的步骤
• 3.2.3 节理调查方案设计
• 3.4 坑道节理调查数据统计分析
• 3.4.1 结构面产状统计分析
• 3.4.2 优势结构面产状统计分析
• 3.4.3 岩石 RQD值统计分析
• 3.5 小结
• 第四章 岩石力学参数室内试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验依据与岩样采集
• 4.2.1 试验依据
• 4.2.2 试验内容
• 4.3 岩石密度测试
• 4.4 岩石单轴压缩及变形试验
• 4.4.1 试验方案及试验准备
• 4.4.2 试验仪器及试验方法
• 4.4.3 数据处理方法与试验结果
• 4.5 岩石抗拉强度试验
• 4.5.1 试验方案及试验过程
• 4.5.2 数据处理方法与试验结果
• 4.6 岩石抗剪强度试验
• 4.6.1 试验方案及试验过程
• 4.6.2 数据处理方法与试验结果
• 4.7 岩体力学参数工程化处理
• 4.7.1 试验参数的回归分析
• 4.7.2 试验结果概率分布模型的建立与分析
• 4.8 小结
• 第五章 矿区原岩应力现场测量研究
• 5.1 引言
• 5.2 国内外地应力测量的方法综述
• 5.3 矿区地应力测点位置确定原则与设计
• 5.3.1 测点位置确定原则
• 5.3.2 测点位置的选择设计
• 5.4 原岩应力测量
• 5.4.1 应力计的结构
• 5.4.2 现场地应力测量
• 5.4.3 主应力大小及方向的计算
• 5.5 现场应力实测结果
• 5.6 小结
• 第六章 缓倾斜矿体采空区稳定性数值模拟研究
• 6.1 引言
• 6.2 拉格朗日差分法基本原理
• 6.3 计算模型的建立
• 6.4 方案设计与岩体力学参数的选取
• 6.4.1 模型的设计方案
• 6.4.2 岩体力学参数的选取
• 6.5 模拟结果分析
• 6.5.1 稳定性安全系数
• 6.5.2 垂直应力分布特征
• 6.5.3 水平应力分布特征
• 6.5.4 剪应力分布特征
• 6.5.5 围岩变形与位移特征
• 6.5.6 充填采空区的地压控制效果分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 全文研究总结
• 7.2 存在问题与研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历