露天转地下开采冲击地压发生机理及其辨识技术研究

发布时间：2019-11-16 12:42

【摘要】：地下工程冲击地压具有突发性、瞬时性和破坏性等特征,因其产生的危害不容忽视,如何准确掌握地下开挖扰动作用下围岩应力和能量演化机制、及时辨识冲击危险区分布位置是保障安全生产避免灾害发生的前提,对冲击地压的发生机理、监测方法和辨识技术的研究意义重大。本论文以杏山铁矿为研究对象,基于采矿资料与地压监测资料对杏山铁矿露天转地下开采时的应力和能量演化规律、冲击危险区分布位置进行研究,建立了杏山铁矿-161m水平的地压远程监测预警系统,并基于最佳维数原理对杏山铁矿地压监测数据进行组合建模预测,主要取得以下研究成果:(1)总结了地下工程冲击地压发生机理,研究了高地应力作用下围岩的应力集聚特征和变形显现规律;根据杏山铁矿的地质勘察资料,从能量角度对杏山铁矿的冲击倾向性进行了评价,并基于围岩临界应力理论和最小能量原理建立了杏山铁矿围岩的冲击地压应力判据和能量判据。(2)结合工程实际情况和矿山综合平面图,以-143m水平为主要研究对象,选取杏山铁矿C19勘探线所在剖面进行了数值模拟计算;通过分析巷道掘进和矿体回采过程中围岩的应力和能量演化特征,揭示了开采过程中围岩应力场和能量场的分布属性。(3)利用ArcGIS软件建立了杏山铁矿的三维地形图,并结合数值模拟软件对-161m待采水平的整个采区进行三维建模计算,通过研究矿体回采中围岩应力和能量分布特点,区划出采场的冲击危险区,再结合冲击危险区的分布特点对回采工序进行了优化设计,适当调整回采工序能有效减小围岩应力集中和能量集聚的水平,减小了发生冲击地压的概率。(4)基于三维数值模拟结果和工程实际情况,建立了杏山铁矿远程地压监测系统,并对-161m水平进行测点布控,提出了矿山应力监测与位移监测相结合的方案,不但节约成本,而且能够对地压灾害进行早期预警,对矿山安全生产意义重大。(5)根据矿山应力监测数据,编制Matlab程序,通过不同维数建模确定了单项预测模型的最佳维数,再按照最小二乘原理求取了单项预测之间的组合系数,建立了杏山铁矿基于最佳维数的组合预测模型,并对应力后续变化趋势进行了预测,预测结果的误差分析证明基于最佳维数的组合预测模型预测精度较高,预测结果较为理想。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD324

【参考文献】

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本文编号：2561847