“三下”矿体开采全尾砂胶结充填体强度研究
发布时间：2021-02-21 16:09
“三下”矿体安全开采一直是采矿界不断探索的重要课题，充填采矿法因其独特的优势，在“三下”开采矿山得到重视并不断发展起来，但是对充填体强度方面的研究一般只停留在充填材料试验方面，而充填体强度与采场稳定性、地表沉降等相关研究较少。本论文以河南杨家湾铁锌矿二期采矿工程作为研究背景，该矿山属于典型的“三下”矿山，矿体位于公路与河床下，矿体及围岩稳固性较差，截至2012年底开采造成地表3处塌陷，地表移动边界距矿区西侧公路约42m。若继续使用无底柱分段崩落法开采，地表岩石移动范围将进一步扩大，进而引起公路、河流等的破坏。因此本文采用全尾砂胶结充填法，研究充填体充入采空区的力学特性、充填体与围岩等的作用机理以及对地表沉降等稳定性影响，以解决该矿山公路、河流下开采存在的问题。研究的主要内容及创新如下：首先收集矿山全尾砂进行全尾砂胶结充填材料试验。以充填材料试验为支撑得出充填体强度的形成机理、规律及其力学参数和充填料浆的流变和输送特性等，为数值模拟分析提供基础数据。试验结果还可指导矿山的充填系统设计与建设和充填采矿工艺的顺利实施。根据矿山生产现状、地质条件等，选用影响采矿方法选择的多种因素将其定量化、数...
【文章来源】：长沙矿山研究院湖南省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 “三下”资源概况
1.2.2 “三下”矿体国内外开采现状
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.4 本章小结
第2章 全尾砂胶结充填材料试验
2.1 全尾砂的物理、化学等性质
2.1.1 全尾砂的基本力学性质
2.1.2 全尾砂的化学成分
2.1.3 全尾砂的粒度分布
2.2 全尾砂配合比优化试验
2.2.1 配合比试验的试验方案
2.2.3 单轴抗压强度测定结果
2.2.4 配合比试验结果分析
2.3 全尾砂胶结充填料流变特性和输送特性
2.3.1 塌落度试验
2.3.2 L 管试验
2.4 本章小结
第3章 充填采矿方法选择
3.1 采矿方法选择的原则
3.2 开采技术条件
3.3 采矿方法的选择
3.4 采矿方法优选
3.4.1 模糊综合评判法概述
3.4.2 模糊综合评判
3.4.3 模糊综合评价体系的建立
3.5 采矿方案
3.5.1 工艺概述
3.5.2 采场结构尺寸要素
3.5.3 采准切割
3.5.4 回采工艺
3.5.5 主要技术经济指标
3.5.6 采矿生产成本估算
3.6 本章小结
第4章 数值模拟分析方法及过程
4.1 充填体强度研究手段
4.1.1 充填体强度国内外现状
4.1.2 充填体强度分析手段及方法
4.2 采矿方法
4.3 分析工具
3D概述"> 4.3.1 FLAC3D概述
3D基本原理"> 4.3.2 FLAC3D基本原理
3D模拟分析步骤"> 4.3.3 FLAC3D模拟分析步骤
4.4 问题的描述
4.5 模拟原理
4.6 模型的建立
4.6.1 模拟方案
4.6.2 计算模型的确定
4.6.3 本构模型的选择
4.6.4 模型力学参数的确定
4.6.5 边界条件的确定
4.7 开挖充填过程
4.7.1 模型的初始应力平衡状态
4.7.2 开挖充填过程
4.8 本章小结
第5章 充填体强度研究
5.1 充填体的力学作用分析
5.2 围岩的稳定性分析
5.3 充填区顶板稳定性分析
5.4 沉降分析
5.4.1 沉降模拟及数据处理
5.4.2 结果优化
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 全文主要结论
6.2 下一步展望及思考
参考文献
致谢
攻读学位期间主要研究成果
一、发表论文情况
二、参与项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]上向进路充填法在“三下”矿体开采中的应用[J]. 徐飞,何治良,褚洪涛,刘晓亮. 有色金属(矿山部分). 2013(05)
[2]采空区上方高速公路允许移动变形指标研究[J]. 贺跃光,熊莎,吴盛才. 矿冶工程. 2013(02)
[3]贵州开阳磷矿山体崩塌形成机理与数值模拟[J]. 黄刚,郑达. 中国地质灾害与防治学报. 2013(01)
[4]基于模糊评判的杨家湾铁锌矿开采方案优选[J]. 徐飞,褚洪涛,刘晓亮. 采矿技术. 2013(01)
[5]尾砂胶结充填体蠕变模型及在FLAC3D二次开发中的实验研究[J]. 赵奎,何文,熊良宵,杨欣,王晓军. 岩土力学. 2012(S1)
[6]充填开采的协作支撑系统及其力学特征[J]. 余伟健,冯涛,王卫军,李石林. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[7]“三下”压煤充填开采研究现状综述[J]. 李俊,寇云鹏,杨震,王世祖. 黑龙江科技信息. 2012(12)
[8]复杂采空区处理方案的模糊推理系统[J]. 张东炜,熊雪强,赵奎,钟林传. 有色金属科学与工程. 2012(01)
[9]“三下”采煤技术发展现状及前景展望[J]. 邓宁. 中州煤炭. 2011(12)
[10]采场回采未确知理论评价模型及应用[J]. 管佳林,罗周全,王雪艳. 金属矿山. 2011(11)
博士论文
[1]金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究[D]. 马长年.中南大学 2011
[2]金川二矿区充填体可靠度分析与1#矿体回采地压控制优化研究[D]. 韩斌.中南大学 2004
硕士论文
[1]铜绿山矿充填体下残矿回采关键参数数值模拟优化研究[D]. 黄敏.中南大学 2012
[2]贵州省开阳磷矿洋水矿区崩塌形成机理研究[D]. 彭红明.成都理工大学 2012
[3]姑山铁矿露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究[D]. 刘奇.中南大学 2012
[4]三山岛海底金矿开采沉陷及对陆基建筑物的影响研究[D]. 岳严良.中南大学 2009
[5]开阳磷矿黄磷渣胶结充填技术研究及可靠性分析[D]. 姚志全.中南大学 2009
[6]水砂胶结充填材料配合比的优化研究[D]. 李兴尚.昆明理工大学 2005
本文编号：3044592
【文章来源】：长沙矿山研究院湖南省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 “三下”资源概况
1.2.2 “三下”矿体国内外开采现状
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.4 本章小结
第2章 全尾砂胶结充填材料试验
2.1 全尾砂的物理、化学等性质
2.1.1 全尾砂的基本力学性质
2.1.2 全尾砂的化学成分
2.1.3 全尾砂的粒度分布
2.2 全尾砂配合比优化试验
2.2.1 配合比试验的试验方案
2.2.3 单轴抗压强度测定结果
2.2.4 配合比试验结果分析
2.3 全尾砂胶结充填料流变特性和输送特性
2.3.1 塌落度试验
2.3.2 L 管试验
2.4 本章小结
第3章 充填采矿方法选择
3.1 采矿方法选择的原则
3.2 开采技术条件
3.3 采矿方法的选择
3.4 采矿方法优选
3.4.1 模糊综合评判法概述
3.4.2 模糊综合评判
3.4.3 模糊综合评价体系的建立
3.5 采矿方案
3.5.1 工艺概述
3.5.2 采场结构尺寸要素
3.5.3 采准切割
3.5.4 回采工艺
3.5.5 主要技术经济指标
3.5.6 采矿生产成本估算
3.6 本章小结
第4章 数值模拟分析方法及过程
4.1 充填体强度研究手段
4.1.1 充填体强度国内外现状
4.1.2 充填体强度分析手段及方法
4.2 采矿方法
4.3 分析工具
3D概述"> 4.3.1 FLAC3D概述
3D基本原理"> 4.3.2 FLAC3D基本原理
3D模拟分析步骤"> 4.3.3 FLAC3D模拟分析步骤
4.4 问题的描述
4.5 模拟原理
4.6 模型的建立
4.6.1 模拟方案
4.6.2 计算模型的确定
4.6.3 本构模型的选择
4.6.4 模型力学参数的确定
4.6.5 边界条件的确定
4.7 开挖充填过程
4.7.1 模型的初始应力平衡状态
4.7.2 开挖充填过程
4.8 本章小结
第5章 充填体强度研究
5.1 充填体的力学作用分析
5.2 围岩的稳定性分析
5.3 充填区顶板稳定性分析
5.4 沉降分析
5.4.1 沉降模拟及数据处理
5.4.2 结果优化
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 全文主要结论
6.2 下一步展望及思考
参考文献
致谢
攻读学位期间主要研究成果
一、发表论文情况
二、参与项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]上向进路充填法在“三下”矿体开采中的应用[J]. 徐飞,何治良,褚洪涛,刘晓亮. 有色金属(矿山部分). 2013(05)
[2]采空区上方高速公路允许移动变形指标研究[J]. 贺跃光,熊莎,吴盛才. 矿冶工程. 2013(02)
[3]贵州开阳磷矿山体崩塌形成机理与数值模拟[J]. 黄刚,郑达. 中国地质灾害与防治学报. 2013(01)
[4]基于模糊评判的杨家湾铁锌矿开采方案优选[J]. 徐飞,褚洪涛,刘晓亮. 采矿技术. 2013(01)
[5]尾砂胶结充填体蠕变模型及在FLAC3D二次开发中的实验研究[J]. 赵奎,何文,熊良宵,杨欣,王晓军. 岩土力学. 2012(S1)
[6]充填开采的协作支撑系统及其力学特征[J]. 余伟健,冯涛,王卫军,李石林. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[7]“三下”压煤充填开采研究现状综述[J]. 李俊,寇云鹏,杨震,王世祖. 黑龙江科技信息. 2012(12)
[8]复杂采空区处理方案的模糊推理系统[J]. 张东炜,熊雪强,赵奎,钟林传. 有色金属科学与工程. 2012(01)
[9]“三下”采煤技术发展现状及前景展望[J]. 邓宁. 中州煤炭. 2011(12)
[10]采场回采未确知理论评价模型及应用[J]. 管佳林,罗周全,王雪艳. 金属矿山. 2011(11)
博士论文
[1]金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究[D]. 马长年.中南大学 2011
[2]金川二矿区充填体可靠度分析与1#矿体回采地压控制优化研究[D]. 韩斌.中南大学 2004
硕士论文
[1]铜绿山矿充填体下残矿回采关键参数数值模拟优化研究[D]. 黄敏.中南大学 2012
[2]贵州省开阳磷矿洋水矿区崩塌形成机理研究[D]. 彭红明.成都理工大学 2012
[3]姑山铁矿露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究[D]. 刘奇.中南大学 2012
[4]三山岛海底金矿开采沉陷及对陆基建筑物的影响研究[D]. 岳严良.中南大学 2009
[5]开阳磷矿黄磷渣胶结充填技术研究及可靠性分析[D]. 姚志全.中南大学 2009
[6]水砂胶结充填材料配合比的优化研究[D]. 李兴尚.昆明理工大学 2005
本文编号：3044592
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