充填法回收程潮铁矿保安矿柱的采场矿柱合理尺寸计算模型研究

发布时间：2017-08-05 08:34

  本文关键词：充填法回收程潮铁矿保安矿柱的采场矿柱合理尺寸计算模型研究

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【摘要】：为充分回收矿石资源,程潮铁矿后期拟采用预留采场矿柱的充填法回收西区保安矿柱所占有的矿石。预留的采场矿柱包含两类,一类是充填开采矿房的水平采场顶柱,一类是邻近崩落法开采区梯形截面的竖直护坡矿柱。本文采用理论分析、数值模拟、相似模拟等方法,研究充填法回收程潮铁矿保安矿柱的采场矿柱合理尺寸计算模型,为矿山生产实践中采场尺寸的确定提供指导。根据充填法开采时采场顶柱的受力状态,将采场顶柱简化为两端固定的梁、简支梁、悬臂梁三种简化梁模型;依据理论分析中的采场顶柱模型,建立采场顶柱的有限元数值计算模型,模拟采场顶柱各部位应变分布特征;以采场顶柱底部应变分布特征为依据,将数值模拟所得结果与简化梁模型计算结果进行对比分析,确定简支梁为采场顶柱的最优尺寸计算模型,并结合程潮铁矿生产工艺,确定了采场顶柱厚度取值为17.5m,跨度取值为15m。在分析预留的护坡矿柱受力条件的基础上,结合护坡矿柱上窄下宽的特点,将护坡矿柱简化为上下两端均固定的梁、下端固定上端简支的梁、下端固定上端自由的梁三种简化梁模型;依据理论分析中的护坡矿柱模型,建立护坡矿柱的有限元数值计算模型,模拟护坡矿柱各部位应变分布特征;以护坡矿柱应变分布特征为依据,将数值模拟所得结果与简化梁模型计算结果进行对比分析,确定上下两端均固定的梁模型为护坡顶柱的最优尺寸计算模型,并结合程潮铁矿生产工艺,确定了护坡矿柱上部宽度取值为20m。选取典型的程潮铁矿保安矿柱地质剖面,建立了程潮铁矿西区保安矿柱典型充填采区回采的数值模型、相似模型,模拟程潮铁矿西区保安矿柱典型采场开挖后采场顶柱和护坡矿柱的应变分布特征,将数值模拟、相似试验所得结果与最优尺寸计算模型所得结果进行对比分析,结果表明,将采场顶柱和护坡矿柱分别简化为简支梁和上下两端均固定的梁模型所得结果,与数值模拟、相似模拟结果具有一致性。
【关键词】：保安矿柱 采场顶柱 护坡矿柱 计算模型 尺寸选择
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD861.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究内容12
• 1.4 研究技术路线12-14
• 第2章 工程概况14-20
• 2.1 引言14
• 2.2 程潮铁矿保安矿柱充填法开采技术条件14-18
• 2.2.1 工程地质条件14-15
• 2.2.2 保安矿柱赋存情况15-16
• 2.2.3 矿岩物理力学参数确定16-18
• 2.3 保安矿柱开采现状18-19
• 2.4 小结19-20
• 第3章 采场顶柱的尺寸计算模型20-35
• 3.1 引言20
• 3.2 基于简化梁结构的采场顶柱尺寸计算模型及应变计算20-29
• 3.2.1 两端固定的梁模型及应变计算21-25
• 3.2.2 简支梁模型及应变计算25-27
• 3.2.3 悬臂梁模型及应变计算27-29
• 3.3 采场顶柱应变分布的有限元分析29-31
• 3.4 采场顶柱最优尺寸计算模型的确定31-33
• 3.5 程潮铁矿保安矿柱开采时采场顶柱合理尺寸的确定33-34
• 3.6 小结34-35
• 第4章 护坡矿柱的尺寸计算模型35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 基于简化梁结构的护坡矿柱尺寸计算模型及应变计算35-42
• 4.2.1 两端固定的梁模型及应变计算37-39
• 4.2.2 下端固定上端简支的梁模型及应变计算39-40
• 4.2.3 下端固定上端自由的梁模型及应变计算40-42
• 4.3 护坡矿柱应变分布的有限元分析42-43
• 4.4 护坡矿柱最优尺寸计算模型的确定43-44
• 4.5 程潮铁矿保安矿柱开采时护坡矿柱合理尺寸的确定44-45
• 4.6 小结45-47
• 第5章 程潮铁矿保安矿柱开采时采场矿柱应变分布的数值模拟47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 程潮铁矿保安矿柱开采的数值模型47-50
• 5.2.1 数值模拟计算条件47-48
• 5.2.2 数值模拟模型的构建48-50
• 5.3 数值模拟结果及分析50-54
• 5.3.1 采场顶柱应变分布的数值模拟结果及分析50-52
• 5.3.2 护坡矿柱应变分布的数值模拟结果及分析52-54
• 5.4 小结54-56
• 第6章 程潮铁矿保安矿柱开采时采场矿柱应变分布的相似模拟56-65
• 6.1 引言56
• 6.2 程潮铁矿保安矿柱开采的相似模型56-60
• 6.2.1 相似比的设计56-57
• 6.2.2 相似材料的选择57-59
• 6.2.3 物理相似试验模型的构建59-60
• 6.3 相似模拟结果分析60-63
• 6.3.1 采场顶柱应变分布的相似模拟结果分析60-61
• 6.3.2 护坡矿柱应变分布的相似模拟结果分析61-63
• 6.4 小结63-65
• 第7章 结论与展望65-67
• 7.1 结论65-66
• 7.2 创新点66
• 7.3 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利73-74
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目74

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本文编号：623990