平原浅埋岩溶大水矿床井下近矿体注浆帷幕层堵水加固效果研究

发布时间：2017-10-10 19:32

  本文关键词：平原浅埋岩溶大水矿床井下近矿体注浆帷幕层堵水加固效果研究

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【摘要】：随着地下矿山的不断开发与利用,高应力、深井高温、矿坑涌水量大等水文、工程地质条件复杂的难采矿山不断增加。大水金属矿床防治水技术主要有疏干排水、矿区地面帷幕注浆截流和井下近矿体帷幕注浆堵水加固技术等,对于地处平原地区浅埋型的大水金属矿床,采用井下近矿体帷幕注浆堵水加固技术,往往能取得很好的效果。井下近矿体帷幕注浆堵水加固方法的关键技术之一是帷幕层的经济合理性、技术可行性、安全稳定性等方面的论证研究,大水矿山井下形成注浆帷幕层后,帷幕层是保障矿山安全生产的最后一道屏障,因此,注浆帷幕层的可靠性与稳定性直接关系到矿山的安全和生存。论文以徐楼铁矿石楼矿床一矿带为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法,结合地面沉降监测网和声发射监测网的监测结果,对注浆帷幕层的堵水加固效果进行分析论证,为该矿山全面实现高效开采提供技术指导和重要保障。论文的主要研究成果有:(1)通过分析岩石的变形机理和注浆加固理论,探讨矿山压力的显现形式以及岩体与浆液相互作用机理。(2)通过徐楼铁矿实施井下近矿体帷幕注浆堵水加固工程以及对堵水效果分析可知:矿床顶板及围岩最终形成了厚度不小于25m的堵水率高达94%的注浆帷幕层。(3)选取徐楼铁矿具有代表性的采场作为研究对象,设置合理的参数,运用数值计算软件MIDAS/GTS-FLAC3D耦合建立简化数值建模。将模型分帷幕前和帷幕后两种情况进行数值模拟,对帷幕层进行分析计算,从理论上验证了25m的帷幕层的合理性及其良好的注浆加固效果。(4)通过分析徐楼铁矿地面沉降监测网和声发射监测网的监测数据及结果,从实践方面验证了MIDAS/GTS-FLAC3D数值建模及其模拟计算的合理性与可靠性,同时结合前后序钻孔涌水量及注浆量、已采矿房揭露情况、地面水位观测网情况等多方面综合分析,得出井下近矿体帷幕注浆堵水加固工程构成了堵水加固效果良好的注浆帷幕层。
【关键词】：平原浅埋 大水矿床 近矿体帷幕 堵水加固 MIDAS/GTS-FLAC3D
【学位授予单位】：长沙矿山研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD745.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究的目的、意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 大水矿山注浆堵水加固技术研究现状10-13
• 1.2.2 采场围岩稳定性数值模拟分析的研究现状13
• 1.2.3 矿山岩层移动与地表沉降研究现状13-15
• 1.3 存在的问题15-16
• 1.4 研究内容与技术路线16-18
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 技术路线16-18
• 第二章 注浆加固理论及矿山岩石变形机理应用与探讨18-33
• 2.1 注浆加固理论18-27
• 2.1.1 注浆理论的应用18-23
• 2.1.2 注浆材料流变性及粘时变效应23-26
• 2.1.3 岩体与浆液相互作用的探讨26-27
• 2.2 矿山岩石变形机理27-31
• 2.2.1 矿山压力的显现28-29
• 2.2.2 岩层下沉机理与特征29-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第三章 井下近矿体帷幕注浆堵水效果研究33-46
• 3.1 水文地质概况33-35
• 3.1.1 地层33-34
• 3.1.2 矿区含水层、隔水层特征34-35
• 3.1.3 地下水的补给、迳流和排泄35
• 3.2 矿床水文、工程地质 特征35-37
• 3.2.1 矿床概况35-36
• 3.2.2 构造岩溶裂隙发育特征36
• 3.2.3 地下水分布规律36-37
• 3.2.4 顶板围岩富水性分区37
• 3.2.5 围岩工程地质特征37
• 3.3 井下近矿体帷幕注浆堵水加固工程37-43
• 3.3.1 注浆帷幕参数设计37-39
• 3.3.2 前期工程39-42
• 3.3.3 后期工程42-43
• 3.4 井下近矿体帷幕注浆工程堵水注浆效果43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 井下近矿体注浆帷幕层加固效果研究46-82
• 4.1 采矿方法及采场布置46
• 4.2 模型的构建46-49
• 4.2.1 数值计算模拟软件及方法介绍46-47
• 4.2.2 构建模型47-49
• 4.3 模型的力学分析49-81
• 4.3.1 帷幕前模型力学分析49-66
• 4.3.2 帷幕后模型力学分析66-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 井下近矿体帷幕注浆堵水加固可靠性分析研究82-94
• 5.1 地面沉降监测网研究82-85
• 5.1.1 地面沉降监测方法82-83
• 5.1.2 矿区地面沉降监测网布设83
• 5.1.3 监测结果分析83-85
• 5.2 声发射安全监测技术研究85-91
• 5.2.1 工作原理及监测网布设85-89
• 5.2.2 监测结果分析89-91
• 5.3 堵水与加固效果综合分析91
• 5.4 其他情况分析与研究91-92
• 5.5 本章小结92-94
• 第六章 总结与展望94-96
• 6.1 总结94-95
• 6.2 展望95-96
• 参考文献96-101
• 致谢101-102
• 攻读硕士期间发表的学术论文及成果102

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本文编号：1008193