程潮铁矿充填采场下部顶板稳定性分析及支护优化研究

发布时间：2020-05-25 11:52

【摘要】：在金属矿山地下开采过程中,经常发生一系列安全事故,其中顶板事故作为各种安全事故中发生频率最高的事故,需要认真研究分析。程潮铁矿西区随着开采深度的增加,形成了上部为充填体和矿柱共同存在,下部为崩落采矿法采场的复杂地质条件,因此,研究该复杂条件下采场的顶板稳定性对矿山的安全生产具有重要的意义。顶板围岩的稳定性影响着支护方案的选择,支护参数的决策影响着矿山的安全生产和经济效益,因此,有必要对支护进行优化研究,平衡安全投入与经济收入,协调推进矿山的可持续发展。论文针对程潮铁矿-500m水平以下采场顶板的稳定性进行分析,以此选择合理的支护方案,并对选定的支护方案进行优化研究。主要的研究内容有以下几个方面:第一,分析金属矿山顶板事故的致灾因素,构建贝叶斯网络模型,来预测顶板事故的发生以及危险源的排查,为矿山顶板管理提供参考;第二,在分析顶板事故的环境因素的条件下,构建模糊神经网络评价模型,对围岩的稳定性进行评价,为支护方案的选择提供依据;第三,通过正交实验设计,模拟巷道锚喷支护,采用回归分析得到巷道支护决策指标与支护参数的函数关系,利用多属性效用理论选择最优支护参数,达到支护参数优化的目的;第四,利用前面的各种网络模型、优化算法、计算机软件等信息技术,具体对程潮铁矿特殊条件下的顶板稳定性进行分析,以及支护参数的优化,并应用于现场生产。研究结果表明,在程潮铁矿特殊的工况下,处于同一水平上的采场进路巷道,在充填采场正下部区域的应力条件较好,远离正下部区域的应力水平升高,局部区域可能出现应力集中现象,使用模糊神经网络评价各巷道顶板的围岩稳定性等级为Ⅲ(基本稳定),选择的支护方案为锚喷支护,选择平均稳定性系数最低的巷道处进行支护参数优化计算,得到该处最优的支护参数为,两帮锚杆长度1.8m、拱顶锚杆长度2.4m、锚杆杆体直径16mm、锚杆间距0.4m、锚杆排距0.4m、喷射混凝土厚度160mm,满足安全经济的需求。上述研究成果对矿山生产具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD322.1;TD353

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本文编号：2680111