石膏类矿床采空区失稳机理及防治措施研究

发布时间：2016-12-17 10:32

  本文关键词：石膏类矿床采空区失稳机理及防治措施研究，由笔耕文化传播整理发布。

《江西理工大学》 2015年

石膏类矿床采空区失稳机理及防治措施研究

肖国喜  

【摘要】：随着矿山资源的不断开采,形成的采空区也不断扩大,由此引发的一系列地质灾害问题也越来越多,尤其对地表有村庄的矿山,采空区失稳将会影响地面交通安全,甚至造成房屋倒塌,对社会造成极大的恐慌和生命财产损失。因此,研究石膏类矿山采空区失稳机理,提出最优采空区防治方案,对维护采空区稳定性和减少地表沉降具有很大的现实意义。本文针对贵溪罗塘石膏矿山矿体及围岩特有的物理特性与赋存状态,展开地表塌陷原因现场调查,得到地表塌陷是由下部采空区失稳引起的结论。进而采用理论分析、数值模拟分析、相似材料模拟实验分析进行采空区失稳机理研究并相互印证,最后以此为理论基础,提出对罗塘石膏矿山采空区处理的方案。主要研究内容和结论如下:(1)理论分析采场顶板应力分布规律,得到顶板中部下表面易因拉应力作用造成顶板失稳。从而对于石膏类矿山,预留一定厚度的矿岩层代替上盘围岩作为护顶层,能较好的维护顶板的稳定性,但其所留厚度应至少大于拉应力区高度。采用Lunder公式计算矿柱强度能较为准确反应该类矿柱强度随矿柱尺寸增大而增大。同时采用“三带”理论分析临界开采安全深度,避免井下开采活动离地表过近时,造成地表有害沉降。(2)根据相似材料模拟实验,定性的了解当采场顶板及上覆岩层不断受压时,顶板中央及边角点处首先出现裂隙,随后裂隙逐渐扩展、变宽直至贯穿地表;同时矿柱强度随裂隙的发育而不断降低,当不足以支承上覆岩层时,矿柱失稳,进而引起顶板整体垮落。(3)运用FLAC3D软件对研究区域进行三维数值模拟,从矿体开采过程、不同矿柱宽高比两方面对采空区周围岩体应力分布、顶板沉降位移、矿柱稳定性进行分析研究,揭示了矿体开采过程中,周围岩体应力、位移变化规律;矿柱宽高比减小,导致矿柱由稳定向不稳定转变,进一步验证了采空区失稳机理。(4)对罗塘石膏矿采空区稳定性进行评价发现该矿预留厚度、矿房跨度均有利于顶板的稳定,但矿柱宽3m时,能满足地表非重要建筑物的安全要求,但对地表有住宅等重要构建筑时,存在一定的安全隐患。同时对地表沉降位移监测发现,虽然该矿已较长时间停产,但地表仍有较大沉降位移变化。据此提出在加强对水的治理外,还需要对采空区进行分区充填治理,并确定了采用矿房两端浆砌块石点柱支护方案,以加强矿山采空区长期稳定性。

【关键词】：
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD325.3
【目录】：

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1 何满潮;;软岩工程技术现状及展望[A];世纪之交软岩工程技术现状与展望[C];1999年

2 李昀;张子新;;相似模型试验中土质相似材料的试验研究[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王洪勇;常兴建;刘景山;郑飞;;莱新铁矿采场冒落机理及控制方法研究[J];化工矿物与加工;2010年06期

2 江文武;徐国元;马长年;;基于尖点突变理论的矿房间矿柱的稳定性分析[J];金属矿山;2007年09期

3 张羽强;黄庆享;严茂荣;;采矿工程相似材料模拟技术的发展及问题[J];煤炭技术;2008年01期

4 杨明春;东铜峪金矿矿柱间距设计方法的探讨[J];采矿技术;2004年03期

5 邢万芳;郭树林;姚香;;岩金矿山采空区处理技术探讨[J];有色矿冶;2007年06期

6 周翠英;朱凤贤;张磊;;软岩饱水试验与软化临界现象研究[J];岩土力学;2010年06期

7 刘敦文,古德生,徐国元;地下矿山采空区处理方法的评价与优选[J];中国矿业;2004年08期

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1 吴启红;矿山复杂多层采空区稳定性综合分析及安全治理研究[D];中南大学;2010年

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1 黄晖;缓倾斜硬岩矿床采空区顶板冒落规律研究[D];江西理工大学;2011年

2 任桂兰;单线铁路隧道地质顺层偏压衬砌结构的试验研究[D];西南交通大学;2004年

3 夏峰;地下洞室围岩松动圈影响因素分析[D];中国地震局工程力学研究所;2009年

4 刘圆;龙桥铁矿空区顶板岩移冒落特征及覆盖层厚度测量[D];江西理工大学;2012年

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1 陈铁力;张秀敏;赵宏庆;杨淑红;鲍巨才;;辽宁省梨树沟煤矿区地质环境恢复治理浅析[J];地质与资源;2012年03期

2 王堃;陈南南;姜楠;;缓倾斜煤层开采相似材料模拟试验研究[J];测绘与空间地理信息;2012年12期

3 李光扬;胡旭辉;邬刚柔;;隧道松动圈影响因素的权值分析[J];公路;2013年02期

4 李电辉;;浅谈黄金矿山浅孔留矿法的应用[J];甘肃冶金;2013年04期

5 魏晓刚;麻凤海;刘书贤;;煤矿采空区的地震动力灾变及安全防控的研究进展与挑战[J];地震研究;2015年03期

6 魏晓刚;麻凤海;刘书贤;;煤矿采动建筑地震动力灾变与防控研究的现状与发展趋势[J];地震研究;2015年04期

7 刘建林;殷琨;朴金石;;贯通式潜孔锤在露天矿山地下采空区探查中的应用[J];化工矿物与加工;2009年02期

8 卢莎;张若萌;刘颖辉;高栗;刘文英;;矿山大规模地下采空区群引发地质灾害的思考[J];化工矿物与加工;2011年07期

9 周健;史秀志;;基于集对分析同一度的采空区处理方案研究[J];金属矿山;2009年06期

10 彭康;李夕兵;彭述权;刘志祥;赵国彦;刘爱华;;海下点柱式开采的有限元动态模拟分析[J];金属矿山;2009年10期

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1 赵忠明;小浪底库区采空区稳定性研究[D];河南理工大学;2011年

2 张耀平;矿山空区诱发的岩移特征及覆盖层冒落效应研究[D];中南大学;2010年

3 常西坤;深部开采覆岩形变及地表移动特征基础实验研究[D];山东科技大学;2010年

4 刘希灵;基于激光三维探测的空区稳定性分析及安全预警的研究[D];中南大学;2008年

5 彭欣;复杂采空区稳定性及近区开采安全性研究[D];中南大学;2008年

6 莫阳春;高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D];西南交通大学;2009年

7 陈红江;裂隙岩体应力—损伤—渗流耦合理论、试验及工程应用研究[D];中南大学;2010年

8 赵国彦;金属矿隐覆采空区探测及其稳定性预测理论研究[D];中南大学;2010年

9 吴启红;矿山复杂多层采空区稳定性综合分析及安全治理研究[D];中南大学;2010年

10 高文龙;采空区特高压输电杆塔的稳定性研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

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1 祝军;里伍铜矿采空区处理技术研究[D];江西理工大学;2010年

2 王海峰;基于FLAC的采空区地表变形及充填效果模拟分析[D];中国地质大学（北京）;2011年

3 邹旭;回采工作面采空区瓦斯运移立体模型的设计研究[D];太原理工大学;2011年

4 姚虎;地铁钻爆法对既有桥桩基影响[D];北京交通大学;2011年

5 王颜;某金矿采空区稳定性研究[D];武汉理工大学;2011年

6 胡慧明;房柱法地压处理及人工矿柱结构参数研究[D];江西理工大学;2011年

7 陈辉;东乡铜矿V号矿体深部开采研究[D];江西理工大学;2011年

8 王剑;软弱围岩隧道偏压特性及施工控制技术研究[D];中南大学;2011年

9 刘洪强;大面积充填体下采场盘区矿柱留设方案优化及地压监测研究[D];中南大学;2011年

10 李佳洋;贡北金矿破碎顶板下缓倾斜薄至中厚矿体安全开采技术研究[D];中南大学;2011年

【二级参考文献】

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1 仵彦卿;地下水与地质灾害[J];地下空间;1999年04期

2 周小平,孙运轮,张永兴,周昌达;大厂铜坑矿细脉带采场围岩稳定性的数值分析[J];地下空间;2000年04期

3 王学滨;潘一山;李英杰;;围压对巷道围岩应力分布及松动圈的影响[J];地下空间与工程学报;2006年06期

4 刘阜羊;朱珍德;孙少锐;;块体理论及其在洞室围岩稳定分析中的应用[J];地下空间与工程学报;2006年S2期

5 龚建伍;夏才初;朱合华;;鹤上隧道围岩松动圈测试与分析[J];地下空间与工程学报;2007年03期

6 张迎晖;王在泉;杨莹辉;张黎明;;基于SURPAC的矿山开采稳定性FLAC3D模型与模拟[J];地下空间与工程学报;2011年02期

7 陈忠辉，徐小荷，唐春安;单轴压缩下岩石失稳破裂的突跳[J];东北大学学报;1994年05期

8 寇新建,宋计棉;数字化摄影测量及其工程应用[J];大坝观测与土工测试;2001年01期

9 雷松林;郑永来;;有限差分程序FLAC基本原理及其在工程中的应用[J];东北水利水电;2007年08期

10 於崇文;固体地球系统的复杂性与自组织临界性[J];地学前缘;1998年03期

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1 姜德义;岩盐溶腔稳定性及失稳控制研究[D];重庆大学;2001年

2 贺跃光;工程开挖引起的地表移动与变形模型及监测技术研究[D];中南大学;2003年

3 罗一忠;大面积采空区失稳的重大危险源辨识[D];中南大学;2005年

4 韩斌;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];中南大学;2004年

5 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年

6 李俊平;缓倾斜采空场处理新方法及采场地压控制研究[D];北京理工大学;2003年

7 高峰;顶板诱导崩落机理及次生灾变链式效应控制研究[D];中南大学;2009年

8 吴启红;矿山复杂多层采空区稳定性综合分析及安全治理研究[D];中南大学;2010年

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1 高文翔;缓倾斜中厚氧化矿采矿回采顺序与结构参数优化研究[D];昆明理工大学;2002年

2 冯国瑞;采场覆岩面接触块体结构研究[D];太原理工大学;2002年

3 何志攀;新建公路下伏采空区的稳定性分析和治理技术研究[D];中南大学;2004年

4 孙有为;地下洞室的几何性质对松动圈的影响[D];中国地震局工程力学研究所;2006年

5 吴亚斌;基于CMS实测的采空区群稳定性数值模拟研究[D];中南大学;2007年

6 刘俊;基于板模型的顶板力学分析及应用[D];中国矿业大学;2008年

7 王力庆;柿竹园矿采空区冒落破坏规律研究[D];武汉理工大学;2010年

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1 曾细龙;林钦河;蔡进斌;;云浮硫铁矿采空区处理施工经验浅谈[J];化工矿物与加工;2005年12期

2 郑怀昌;李明;;界壳理论在采空区失稳判定与危害控制研究中的应用探讨[J];黄金;2005年12期

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4 王荣林;;宜昌磷矿采空区现状及隐患分析和建议[J];化工矿物与加工;2008年01期

5 赵向东;;青岛至兰州高速公路邯郸至涉县段采空区特征及处理技术[J];交通标准化;2008年06期

6 吴世剑;郭忠林;管恩吉;;采空区事故分析及处理技术[J];现代矿业;2009年01期

7 罗毅莎;姚振巩;;采空区安全处理的对策措施研究[J];采矿技术;2010年04期

8 刘洪磊;杨天鸿;黄德玉;刘爱军;;桓仁铅锌矿复杂采空区处理方案[J];东北大学学报(自然科学版);2011年06期

9 李海洲;杨天鸿;张洪海;丁铭;;龙桥铁矿复杂采空区的探测及处理方案[J];东北大学学报(自然科学版);2011年11期

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1 姜艳美;张振松;王一;;复杂采空区下残矿回收实践[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年

2 张晓君;郑怀昌;;采空区破坏过程的模拟试验研究[A];全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年

3 王涛;;采空区现状及处理方法概述[A];2013年6月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2013年

4 刘敦文;赵新民;;厂坝铅锌矿采空区处理技术[A];第四届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C];2001年

5 王劼;张晓君;赵小稚;;井下民采空区处理和残矿回收安全情况分析及防范对策[A];全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年

6 龙虎荣;;大宝山大型复杂采空区的处理方法与稳定性数值模拟[A];鲁冀晋琼粤川六省金属学会第十四届矿山学术交流会论文集[C];2007年

7 李俊平;周创兵;冯长根;;采空区处理新方法研究[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年

8 范庆霞;祝廷然;那建新;;白石嶂钼矿首采及采空区处理技术的探讨[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年

9 邹凯;陈希有;袁桥;;紫金山矿地下转露采生产中的采空区处理技术[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年

10 叶会师;李胜辉;杨闯;王宝文;;司家营铁矿地下矿采空区处理方案的研究[A];第十八届川鲁冀晋琼粤辽七省矿业学术交流会论文集[C];2011年

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1 国文;[N];中国有色金属报;2011年

2 蔡美峰 汪旭光;[N];中国新闻出版报;2006年

3 本报记者 李仁堂;[N];中国安全生产报;2008年

4 徐永贵;[N];中国安全生产报;2005年

5 记者 吴长锋;[N];科技日报;2010年

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1 罗一忠;大面积采空区失稳的重大危险源辨识[D];中南大学;2005年

2 线登洲;采空区大型工业建筑关键理论与应用研究[D];天津大学;2008年

3 高文龙;采空区特高压输电杆塔的稳定性研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

4 张耀平;矿山空区诱发的岩移特征及覆盖层冒落效应研究[D];中南大学;2010年

5 吴启红;矿山复杂多层采空区稳定性综合分析及安全治理研究[D];中南大学;2010年

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1 肖国喜;石膏类矿床采空区失稳机理及防治措施研究[D];江西理工大学;2015年

2 赵鹏辉;基于模糊Petri网的采空区危险演变模型的研究[D];西安建筑科技大学;2010年

3 祝军;里伍铜矿采空区处理技术研究[D];江西理工大学;2010年

4 吴安福;孝义铝矿民采空区矿体安全高效开采技术研究[D];中南大学;2011年

5 秦贝;低等级公路下非规则采空区综合治理研究及工程应用[D];云南大学;2014年

6 吴方见;大型采空区加固效果检测方法研究[D];西南交通大学;2008年

7 张建;采空区的岩土工程问题及治理措施[D];新疆农业大学;2010年

8 牛建光;洛阳钼矿采空区的稳定性仿真分析与研究[D];吉林大学;2007年

9 孙洪硕;穿越既有采空区隧道施工控制技术[D];石家庄铁道大学;2014年

10 彭林;复杂采空区三维建模及稳定性分析研究[D];江西理工大学;2012年

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