某矿山深部开采充填体强度及充填方案优选研究

发布时间：2020-10-18 09:16

　　 矿山浅部资源的开采日渐枯竭,地下矿体的开采正逐渐转入到深部开采,而深部矿体回采面临着面临着诸多安全问题。本文以某矿山800 m中段深部试验采场作研究,该矿山深部开采采用充填采矿法,尾砂作为充填材料。为了保证深部矿体的安全回采及采场顶底板稳定性,本文主要的研究内容及相关成果如下所示:1、对该矿山充填尾砂材料进行实验室试验,分析了尾砂材料的基本物理参数、化学成分进行了测定分析,判断出矿山尾砂的化学组成正常,对充填体强度影响较大的S元素含量不高,仅有0.55%。同时得出尾砂微细粒含量较高,对尾砂的沉降性能以及充填料浆的澄清均会有较大的影响,进一步对矿山尾砂进行沉降特性及坍塌度与扩展度的试验,得出采用巴斯夫尾矿专用絮凝剂在添加量为40g/t时,尾砂沉降性能达到最佳状态,最佳充填料浆的浓度范围在70%-72%。2、在室内对不同配比的尾砂胶结充填体进行力学试验,得出充填体抗压、抗拉强度变化主要受到灰砂比、浓度、养护龄期的影响。同时采用正交试验并进行极差分析的方法对抗压强度分析可知,养护龄期对该矿山尾砂胶结充填体强度影响最显著,并建立了充填体强度随养护龄期变化的三次多项式数学模型。并根据正交优化分析中充填体强度随料浆浓度变化可知,其强度在浓度70%-72%增幅最大,依照之前所推荐的料浆浓度范围,得出矿山采用料浆浓度为72%进行充填作业最为合适。3、对充填体与围岩的力学作用机理进行研究分析,阐述了充填体充入采场后的主要作用机理。并采用损伤力学的原理对不同灰砂比的充填体进行研究,构建出不同配比下的充填体损伤力学模型,得出了不同配比下的充填体损伤规律。同时采用了尖点突变理论分析了充填体与采空区岩体的合理匹配,通过分析结果可知,该矿山进行充填开采时,充填体设计的临界强度为0.78 MPa。4、在理论计算所得充填体临界强度的基础上,结合矿山实际开采条件,设计3种充填开采方案。通过建立深部矿体开挖计算模型,模拟了在3种不同开采方案下的采场稳定性状况。根据模拟分析结果可知,采用充填方案1与充填方案2作为开采方案,在二步骤回采过程中会产生拉应力破坏导致充填体失稳,并出现较大范围的塑性区且贯通的现象,因此在回采过程中会发生失稳。而方案3只在顶底板出现塑性区,且在二步骤充填后得到缓解,充填体内部并无塑性区。因此,经过分析,选定充填方案3是较为合理的开采方案。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD80
【部分图文】：

主要进行充填材料的物理、化学、沉降及坍塌度的试验。充填材料的物理性质，对于充填体强度的形成具有重要影响；对充填材料的化学性质的研究，是环保与健康的需求；全尾砂充填材料的粒度分布、沉降性能、坍塌度的性质对充填体的强度形成，输送性、流动性均有着密切的联系，同时也是确定矿山充填方案的基础[24]。2.1.1 全尾砂的物理性质与化学组成对充填材料的物理性质与化学组成的研究主要包括尾砂的粒度测定、基本物理参数、化学成分测定。尾砂取样在选厂连续正常工作时进行，取自选厂浓密机底流，为了保证尾砂中的细颗粒不流失，可就铺设防渗布对全尾砂进行蒸发晾干，等到晾嗮至半干后装袋取样。在试验室将全尾砂进行进一步的晾干，均匀制样。矿山全尾砂摊晒状态如照片 2 所示：

+0.150.15+0.0750.0075+0.0450.045+0.0370.0373.3152.7323.234.3516.383.3156.0479.2783.62100 100.0的结果可知，矿山的尾砂粒级主要以 100 43.96，-325 亩（0.0045）的含量 20.73%、通过试验测定分析可知矿山的尾砂总体为高，对尾砂的沉降性能以及充填料浆的澄清物理参数、化学成分的测定采用容量瓶法测定，其矿山全尾砂比重测

0 3.7 3.7 3.710 14.1 14.0 13.720 19.8 19.6 19.530 21.2 21.4 21.360 22.4 22.6 22.590 23.0 23.0 23.1120 23.3 23.4 23.3180 23.6 23.6 23.61440 23.6 23.7 23.7后最终沉降浆体体积（ml）175 180 175备注 1000 ml 量筒 V0=870 ml、 h0=3.7 cm
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本文编号：2846108