排山楼金矿活动空区安全治理技术研究
发布时间：2023-04-23 05:38
随着我国矿产资源开发力度的快速增大,受采空区冒落威胁的矿山日益增多,现今如何安全、高效、经济、环保地处理采空区,已成为矿业工程中急需解决的重大生产技术难题。 排山楼金矿露天转地下开采后,应用有底柱空场法开采露天境界外矿体,在露天边帮的下方,形成了规模较大的不连续空区,其中对地表影响较大的+275m中段采空区,水平投影面积达11250m2,体积约50万m3,顶板围岩处于亚稳定状态,在该空区的正下方有40多万吨的低品位矿石急需回采,在空区的上方因露天坑需用作尾矿库堆存含毒尾沙而不允许塌透地表。为实现空区安全治理、资源合理回收与地表岩移的有效防护,本文围绕空区可冒性、冒落控制、处理技术与安全保障等问题,开展了系统的研究工作。 论文采用数值模拟方法,分析了空区形态、空区位置关系、爆破震动、节理弱面等因素对空区稳定性的影响,提示了空区围岩应力分布特点及围岩承载结构的薄弱点(关键点),同时,应用结构力学方法,分析建立了岩体冒落的三铰拱力学模型,据此评价了空区围岩结构的稳定性,并估算了空区围岩临界冒落跨度与冒落高度,得出空区可自然冒透地表的结论。为分析空区冒落形式与控制冒落范围,采取了在空区上方从地...
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地压活动规律研究现状
1.2.2 空区稳定性研究现状
1.2.3 岩体冒落研究现状
1.2.4 空区处理技术研究现状
1.2.4.1 “崩”的处理方法
1.2.4.2 “充”的处理方法
1.2.4.3 “撑”的处理方法
1.2.4.4 “封”的处理方法
1.2.4.5 “联合”的处理方法
1.3 本文主要研究内容
第二章 矿山地质与空区状态
2.1 矿山地质与开采现状
2.1.1 矿山地质
2.1.1.1 岩组特征
2.1.1.2 岩体结构特征
2.1.2 矿体条件与开采现状
2.2 空区几何形态
2.3 空区围岩稳定性分析
2.3.1 岩石力学性质
2.3.2 岩体结构面调查
2.3.3 岩石点荷载强度试验
2.3.3.1 点荷载试验方法及要求
2.3.3.2 试验数据测定与处理
2.3.4 岩体稳定性分析
2.4 岩体力学参数估算
2.4.1 Hoek-Brown准则
2.4.2 排山楼金矿岩体力学参数估算
2.5 本章小结
第三章 空区围岩稳定性影响因素研究
3.1 空区围岩稳定性研究方法
3.1.1 有限差分法及FLAC3D
3.1.2 离散元法及UDEC
3.2 顶板倾角对空区稳定性的影响
3.2.1 数值计算模型及材料参数
3.2.2 数值计算结果分析
3.3 相邻采空区相互影响分析
3.3.1 同分段采空区间相互影响
3.3.2 上下位采空区间相互影响
3.4 邻近采场爆破震动对空区稳定性的影响
3.4.1 数值计算模型及爆破荷载
3.4.2 数值计算结果分析
3.5 节理对空区围岩稳定性的影响
3.5.1 数值计算模型及材料参数
3.5.2 数值计算结果分析
3.5.3 静力场作用下拱形承载机构
3.6 本章小结
第四章 空区可冒性研究
4.1 空区围岩地压分布现状
4.1.1 数值计算模型及材料参数
4.1.2 数值计算结果分析
4.2 空区可冒性分析
4.2.1 空区可冒性数值分析
4.2.2 空区可冒性理论分析
4.3 本章小结
第五章 空区监测技术研究
5.1 空区顶板监测技术
5.1.1 空区监测方案比选
5.1.2 空区顶板钻孔监测技术
5.1.2.1 RG监测设备
5.1.2.2 地表钻孔监测技术
5.1.2.3 监测结果
5.2 工作面地压显现与空区冒落
5.3 空区现状分析
5.4 空区稳定性监测与控制方法
5.5 监控方法实施效果
5.6 本章小结
第六章 活动空区充填技术
6.1 监控充填方案
6.1.1 南侧空区处理方案
6.1.2 北侧空区处理方案
6.2 废石充填技术
6.3 充填体接顶方案
6.4 本章小结
第七章 VCR法爆破开掘空区充填井技术
7.1 倒置爆破漏斗试验
7.2 VCR法掘井方案
7.3 钻孔与爆破技术
7.4 VCR法可行性数值模拟
7.5 VCR法爆破及使用效果
7.6 本章小结
第八章 冒透地表防渗充填预案
8.1 防渗充填预案
8.2 充填参数试验研究
8.2.1 试验模型
8.2.2 试验材料
8.2.3 试验条件及目的
8.2.4 试验结果分析
8.2.5 现场灌浆充填参数分析
8.3 开裂岩体注浆分析
8.4 防渗充注预期效果
8.5 本章小结
第九章 结论与展望
附录
参考文献
致谢
攻读学位期间完成科研项目、论文发表情况
本文编号：3799200
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地压活动规律研究现状
1.2.2 空区稳定性研究现状
1.2.3 岩体冒落研究现状
1.2.4 空区处理技术研究现状
1.2.4.1 “崩”的处理方法
1.2.4.2 “充”的处理方法
1.2.4.3 “撑”的处理方法
1.2.4.4 “封”的处理方法
1.2.4.5 “联合”的处理方法
1.3 本文主要研究内容
第二章 矿山地质与空区状态
2.1 矿山地质与开采现状
2.1.1 矿山地质
2.1.1.1 岩组特征
2.1.1.2 岩体结构特征
2.1.2 矿体条件与开采现状
2.2 空区几何形态
2.3 空区围岩稳定性分析
2.3.1 岩石力学性质
2.3.2 岩体结构面调查
2.3.3 岩石点荷载强度试验
2.3.3.1 点荷载试验方法及要求
2.3.3.2 试验数据测定与处理
2.3.4 岩体稳定性分析
2.4 岩体力学参数估算
2.4.1 Hoek-Brown准则
2.4.2 排山楼金矿岩体力学参数估算
2.5 本章小结
第三章 空区围岩稳定性影响因素研究
3.1 空区围岩稳定性研究方法
3.1.1 有限差分法及FLAC3D
3.1.2 离散元法及UDEC
3.2 顶板倾角对空区稳定性的影响
3.2.1 数值计算模型及材料参数
3.2.2 数值计算结果分析
3.3 相邻采空区相互影响分析
3.3.1 同分段采空区间相互影响
3.3.2 上下位采空区间相互影响
3.4 邻近采场爆破震动对空区稳定性的影响
3.4.1 数值计算模型及爆破荷载
3.4.2 数值计算结果分析
3.5 节理对空区围岩稳定性的影响
3.5.1 数值计算模型及材料参数
3.5.2 数值计算结果分析
3.5.3 静力场作用下拱形承载机构
3.6 本章小结
第四章 空区可冒性研究
4.1 空区围岩地压分布现状
4.1.1 数值计算模型及材料参数
4.1.2 数值计算结果分析
4.2 空区可冒性分析
4.2.1 空区可冒性数值分析
4.2.2 空区可冒性理论分析
4.3 本章小结
第五章 空区监测技术研究
5.1 空区顶板监测技术
5.1.1 空区监测方案比选
5.1.2 空区顶板钻孔监测技术
5.1.2.1 RG监测设备
5.1.2.2 地表钻孔监测技术
5.1.2.3 监测结果
5.2 工作面地压显现与空区冒落
5.3 空区现状分析
5.4 空区稳定性监测与控制方法
5.5 监控方法实施效果
5.6 本章小结
第六章 活动空区充填技术
6.1 监控充填方案
6.1.1 南侧空区处理方案
6.1.2 北侧空区处理方案
6.2 废石充填技术
6.3 充填体接顶方案
6.4 本章小结
第七章 VCR法爆破开掘空区充填井技术
7.1 倒置爆破漏斗试验
7.2 VCR法掘井方案
7.3 钻孔与爆破技术
7.4 VCR法可行性数值模拟
7.5 VCR法爆破及使用效果
7.6 本章小结
第八章 冒透地表防渗充填预案
8.1 防渗充填预案
8.2 充填参数试验研究
8.2.1 试验模型
8.2.2 试验材料
8.2.3 试验条件及目的
8.2.4 试验结果分析
8.2.5 现场灌浆充填参数分析
8.3 开裂岩体注浆分析
8.4 防渗充注预期效果
8.5 本章小结
第九章 结论与展望
附录
参考文献
致谢
攻读学位期间完成科研项目、论文发表情况
本文编号：3799200
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