构造应力下水平矿柱稳定性分析与回采顺序优化研究

发布时间：2017-08-07 16:35

  本文关键词：构造应力下水平矿柱稳定性分析与回采顺序优化研究

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【摘要】：本文分析金川二矿区2#矿体1000m中段两端受水平构造应力作用的水平矿柱为工程背景。采用现场调研、理论分析、数值模拟等技术手段对水平矿柱的稳定性状态进行分析,在评价水平矿柱稳定性的基础上对其回采顺序进行优化研究,并在数值模拟的基础上设计初步的监测系统。主要研究内容及结论如下:1、理论研究。将水平矿柱进行简化,借助弹性地基理论和突变理论来对其进行研究。将水平矿柱简化为弹性地基梁,通过将虚位移原理与最小势能及李兹法的综合运用,来对水平矿柱的近似挠度进行求解。然后在此基础上建立水平矿柱的突变模型,利用尖点突变理论建立力学模型,得出其失稳的充要条件,分析表明水平矿柱失稳概率较小。2、采用FLAC~(3D)进行数值模拟,从位移、应力、塑性区等方面分析矿柱逐步回采变薄过程中对水平矿柱产生的力学效应,可知水平矿柱在局部范围内能够调整上下盘围岩的应力分布,开采过程不会对整体稳定性构成威胁;随着矿柱厚度的变薄,下盘围岩破坏区范围明显的增大,这是矿柱稳定性判定的明显的判别标准,应加强监测。3、采用数值模拟方法对水平矿柱的回采顺序进行优化,通过综合分析四种方案回采后的位移、应力及塑性区等力学特性,结果表明两翼向中间回采的顺序为最优顺序,且四种回采顺序下,矿柱回采完毕均诱发采空区下盘相邻围岩产生较大的变形破坏,这主要与对应矿柱下盘矿体空间形态有关,这一特征需引起足够重视。4、监测系统初步设计。结合水平矿柱回采过程中的地压显现特征,采用多点位移计、钻孔应力计和声发射等监测手段,开展了金川二矿区水平矿柱回采监测系统初步设计,为后续矿柱的安全回采提供支撑。
【关键词】：构造应力 水平矿柱 稳定性 数值模拟
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD853.391
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 矿柱稳定性研究9-10
• 1.2.2 矿柱回采研究10-11
• 1.2.3 弹性地基梁理论研究现状11
• 1.2.4 突变理论在地质工程中的应用研究现状11
• 1.2.5 地下矿山采场的稳定性11-12
• 1.2.6 金川镍矿采场稳定性研究现状12-13
• 1.3 论文研究内容、方法及技术路线13-15
• 1.3.1 论文研究内容及方法13
• 1.3.2 论文技术路线13-15
• 第二章 工程概况15-21
• 2.1 地质概况15-19
• 2.1.1 矿区位置15
• 2.1.2 地质地层15
• 2.1.3 地质构造15-16
• 2.1.4 岩浆岩16
• 2.1.5 矿体地质特征16-17
• 2.1.6 矿区工程地质条件17-18
• 2.1.7 矿区水文地质条件18
• 2.1.8 矿区地应力特征18-19
• 2.2 工程概况19-20
• 2.3 小结20-21
• 第三章 水平矿柱稳定性理论分析21-27
• 3.1 水平矿柱尖点突变模型21-26
• 3.1.1 水平矿柱简化成弹性地基梁21-22
• 3.1.2 近似挠度求解依据22-23
• 3.1.3 近似挠度求解23-24
• 3.1.4 水平矿柱突变模型24-26
• 3.2 小结26-27
• 第四章 水平矿柱稳定性数值模拟及回采顺序优化研究27-46
• 4.1 数值模型建立27-28
• 4.1.1 基于surpac的FLAC3D模型自动生成27-28
• 4.1.2 数值模型构建28
• 4.2 数值模型假设、边界条件及约束28-29
• 4.2.1 模型基本假设28
• 4.2.2 地应力及边界条件28-29
• 4.2.3 介质力学参数29
• 4.2.4 介质力学模型和破坏准则29
• 4.3 水平矿柱形成时稳定性分析29-31
• 4.3.1 主应力分析30
• 4.3.2 破坏区分布30-31
• 4.4 连续采矿模式对水平矿柱影响31-38
• 4.4.1 主应力分析31-32
• 4.4.2 位移分析32-36
• 4.4.3 塑性区分析36-38
• 4.5 水平矿柱回采顺序优化研究38-44
• 4.5.1 回采顺序方案38
• 4.5.2 模拟结果分析38-44
• 4.6 小结44-46
• 第五章 水平矿柱监测系统初步设计46-54
• 5.1 进行实际监测的意义46
• 5.2 监测方法的选择46-47
• 5.3 监测点的选择47-51
• 5.3.1 监测点选择的原则47-48
• 5.3.2 现场监测点的布置48-49
• 5.3.3 监测点的施工及安装49-51
• 5.4 监测点的读数及记录51-53
• 5.5 地压监测数据读取53
• 5.6 小结53-54
• 第六章 论文结论与展望54-56
• 6.1 论文主要结论54
• 6.2 论文展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间的研究成果60-61

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本文编号：635681