阿勒泰某金矿采空区稳定性评价与采矿方法优化研究

发布时间：2017-10-25 03:26

  本文关键词：阿勒泰某金矿采空区稳定性评价与采矿方法优化研究

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【摘要】：阿勒泰某金矿地处北疆的丘陵采用地区,矿山的绿色开采、安全生产对促进边疆地区经济社会的发展具有十分重要的意义。本论文依据阿勒泰某金矿的开采技术条件以及矿山下部开采扩大采矿生产能力的实际需要,采用现场工作、理论研究、数值模拟等手段,对涉及矿山安全高效开采的关键技术进行了较系统的研究。主要研究内容和取得的研究成果包括：深入调查、分析了矿山的工程地质和水文地质条件；针对矿体赋存情况,进行了必要的岩石物理力学参数测试；同时,采用岩体地质力学(CSIR)分类法对矿山主要岩体的质量进行了分类研究,得出了主要矿岩体为Ⅲ级岩体即一般岩体的结论。对该矿山的尾砂进行了实验室试验,分析了该尾砂的密度、粒级组成、矿物成分、沉降特点以及不同灰砂比和浓度下的充填体强度；料浆浓度、管道半径和充填倍线对料浆流变性能的影响。为后续充填站和采矿参数的优化提供依据。根据矿床开采现状以及脉状矿体赋存特点,采用FLAC数值模拟方法,模拟研究了在矿床开采过程中矿山地表的沉降规律,得出了矿体开采到六中段(410m水平)深度左右时、如果采空区不进行充填处理、则矿山地表有可能出现较大范围的沉降或坍塌的结论,以指导矿山的采矿安全生产。分析、统计了矿山的采空区资料。在矿山地表沉降研究的基础上,基于复杂系统理论与方法建立了采空区稳定性评价模型,采用模糊综合评判方法和突变理论模型,对其有代表性的12个采空区进行了稳定性计算及分析,得出了其中8个采空区处于可能出现破坏或不稳定状态的结论。基于采空区稳定性分析的结果,提出了采空区的充填处理方案,并结合采矿生产需要设计了充填系统框图。建立了基于价值工程原理与方法的采矿方法优选数学模型,对矿山的采矿方法进行了优化选择。根据优选结果,设计了一种分段空场采矿嗣后充填法。本论文的研究成果,在理论方面有较好的创新意义,在实践上将对矿山的安全高效生产起到指导作用。
【关键词】：矿山地表沉降 采空区稳定性评价 复杂系统 采矿方法优化 分段空场嗣后充填法
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD853.34
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-15
• 1.1 课题来源及研究背景11-12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 主要研究内容及技术路线13-15
• 2 文献综述15-30
• 2.1 矿山地表沉降国内外研究现状及进展15-18
• 2.1.1 矿山地表沉降国内外研究现状15-17
• 2.1.2 矿山地表沉降研究的主要方法17-18
• 2.2 地下采空区稳定性评价及采空区处理方法18-22
• 2.2.1 地下采空区存在的危害类型18-19
• 2.2.2 地下采空区稳定性评价方法19-21
• 2.2.3 地下采空区处理方法21-22
• 2.3 国内外采矿方法优化与充填采矿法研究现状22-30
• 2.3.1 采矿方法优化研究22-25
• 2.3.2 充填采矿法研究与应用25-28
• 2.3.3 充填采矿技术发展趋向28-30
• 3 矿山开采条件和矿岩及充填材料物理力学特性研究30-57
• 3.1 矿山开采条件30-35
• 3.2 矿山开采现状35-36
• 3.3 矿岩物理力学特性研究36-41
• 3.3.1 矿石物理、化学特性36-37
• 3.3.2 岩石物理力学性质37-38
• 3.3.3 岩体质量评价38-41
• 3.4 充填材料实验室试验研究41-55
• 3.4.1 尾砂的物理性质和化学组成41-43
• 3.4.2 尾砂沉降特性研究43-49
• 3.4.3 不同浓度尾砂对塌落度及扩展度影响49-51
• 3.4.4 胶结尾砂强度影响因素研究51-53
• 3.4.5 尾砂料浆流变性能研究53-55
• 3.5 本章小结55-57
• 4 矿山地表沉降数值模拟57-73
• 4.1 数值模拟软件选择57-58
• 4.2 数值模型建立与模拟过程58-61
• 4.2.1 矿岩及充填体的物理力学参数58-59
• 4.2.2 建立数值模型及模拟过程59-61
• 4.3 模拟结果分析61-72
• 4.3.1 覆岩初始应力61-62
• 4.3.2 覆岩及地表的垂直、水平位移云图62-66
• 4.3.3 覆岩压力云图66-70
• 4.3.4 开采过程中地表沉降曲线70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 地下采空区稳定性评价73-111
• 5.1 地下采空区稳定性评价复杂系统73-74
• 5.2 地下采空区稳定性评价74-107
• 5.2.1 模糊层次分析法74-95
• 5.2.2 突变理论模型评价法95-106
• 5.2.3 两种方法的评价结果比较106-107
• 5.3 采空区处理初步方案107-110
• 5.4 本章小结110-111
• 6 采矿方法优化与设计111-131
• 6.1 建设绿色矿山111-116
• 6.1.1 国家政策导向111-112
• 6.1.2 目前绿色矿山建设状况112-116
• 6.2 采矿方法优选116-122
• 6.2.1 采矿方法初选116-117
• 6.2.2 基于价值工程原理的采矿方法优选117-122
• 6.3 优选采矿方法的初步设计122-130
• 6.3.1 采矿方法设计122-124
• 6.3.2 充填系统初步设计124-127
• 6.3.3 采矿方法主要技术经济指标127-130
• 6.4 本章小结130-131
• 7 结论与展望131-135
• 7.1 主要研究结论131-132
• 7.2 本文主要创新点132-133
• 7.3 展望133-135
• 参考文献135-145
• 作者简历及在学研究成果145-149
• 学位论文数据集149

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘亚敏;周晶;李迁;;大型工程突发事故形成的复杂性机理研究[J];复杂系统与复杂性科学;2011年02期

2 田举博;蔡蓓;;分段矿房嗣后充填法在李楼铁矿的应用[J];金属矿山;2012年06期

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本文编号：1091870