庙沟铁矿露天转地下开采边坡失稳机理研究

发布时间：2017-10-10 16:46

  本文关键词：庙沟铁矿露天转地下开采边坡失稳机理研究

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【摘要】：随着露天开采的进行,浅部资源越来越少,如继续进行露天开采,在经济上和开采技术上均有一定的困难,所以亟需进行露天转地下开采,但在露天转地下开采过程中,露天边坡的稳定性问题极其复杂,它关系着露天转地下的顺利进行和整个矿山的生产安全问题,所以具有重要的研究意义。对庙沟铁矿的工程地质条件进行调查分析,测定岩体的基本物理参数;根据地质概况调查及岩体质量评价,依据相似原理,进行相似物理实验,更加直观的模拟分析露天转地下开采过程露天边坡的变化情况;运用PLAXIS模拟软件,进行数值模拟对比研究,分析露天边坡的稳定性,并与物理相似模型实验进行相互验证。通过物理相似模型实验研究发现,地下开采使边坡下部岩体失去原有矿体的支持作用,应力平衡被打破应力状态发生不断的调整,在调整过程中,当应力变化超出其承载极限时,便发生零星的损伤微裂隙。随着地下开采的进行,微裂隙不断扩张,并向边坡的深部及上部发展,当开采到某一深度时部分边坡岩体无法继续承受开采的影响和重力作用微裂隙便会迅速扩张并贯通,导致边坡岩体发生破坏;在东边帮由于受F2断层的影响,边坡产生的裂隙和破坏范围基本沿F2断层,并且断层限制了裂隙进一步向上部和向深部的发展。通过PLAXIS模拟软件分析发现,在进行地下开采时,主要是西边帮发生了破坏,其破坏主要是边坡表面的拉伸破坏、采空区处的剪切破坏和边坡岩体内部的拉伸破坏,随着开采深度的增加,零星分布的拉伸破坏发展贯通,导致边坡发生剪切破坏;东边帮岩体主要沿F2断层破坏,并且断层限制了边坡上部和深部岩体的破坏。
【关键词】：露天转地下开采 边坡失稳机理 模拟分析
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD854.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 国内外研究现状9-15
• 1.1.1 露天边坡稳定性研究方法9-11
• 1.1.2 露天转地下边坡稳定性影响因素分析11-13
• 1.1.3 物理相似实验研究现状13-15
• 1.2 研究方案15-18
• 1.2.1 研究内容15
• 1.2.2 研究目标15-16
• 1.2.3 实验方案16-17
• 1.2.4 技术路线17-18
• 第2章 庙沟铁矿工程地质条件与地质模型概化18-29
• 2.1 矿床开采技术条件分析18-19
• 2.1.1 工程地质条件18
• 2.1.2 水文地质条件18-19
• 2.2 矿山地质调查与分析19-21
• 2.2.1 地质地层19
• 2.2.2 地质构造19-20
• 2.2.3 矿区岩性20-21
• 2.3 边坡岩体质量评价及相似模型概化21-27
• 2.3.1 边坡结构面调查21-25
• 2.3.2 岩体质量评价25-26
• 2.3.3 相似模型概化26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 露天转地下开采边坡失稳物理相似实验研究29-53
• 3.1 相似原理及相似判据29-32
• 3.2 相似材料的选择及配比实验32-38
• 3.2.1 物理力学参数的测定33-34
• 3.2.2 相似配比对相似材料性能的影响34-35
• 3.2.3 相似材料配比的确定35-38
• 3.3 物理模型实验38-40
• 3.3.1 模型制作过程38-40
• 3.3.2 监测分析设备40
• 3.4 监测结果分析40-51
• 3.4.1 边坡破坏情况分析40-44
• 3.4.2 边坡位移变化规律44-49
• 3.4.3 各监测点主应变变化规律及分布特征49-51
• 3.5 边坡失稳机理分析51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 露天转地下开采边坡失稳数值模拟研究53-69
• 4.1 模型概化及建立53-54
• 4.2 模型参数与边界条件54
• 4.3 模拟方案54-55
• 4.4 计算结果与分析55-64
• 4.4.1 位移变化分析55-58
• 4.4.2 应力场模拟结果分析58-62
• 4.4.3 数值模拟与物理模型实验的对比分析62-64
• 4.5 边坡失稳机理分析64-65
• 4.6 庙沟铁矿其他勘探线处边坡稳定性分析65-67
• 4.7 本章小结67-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 导师简介74-75
• 作者简介75-76
• 学位论文数据集76

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本文编号：1007497