松江铜矿采空区稳定性分析及治理技术研究

发布时间：2017-08-26 09:13

  本文关键词：松江铜矿采空区稳定性分析及治理技术研究

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【摘要】：松江铜矿井下开采已形成了总体积约346×104m3的不连续空区,空区的存在给残矿回收及下盘钨钼矿体的开采带来了安全隐患。本文基于松江铜矿生产现状及岩体工程地质现场调查统计结果,利用3DMINE、MIDAS及FLAC3D等软件,建立了矿山复杂三维可视化数值分析模型;采用理论分析、数值模拟计算和模糊综合评判相结合的方法进行采空区稳定性分析及安全分级;参考国内外矿山采空区治理实例,结合矿山生产实际,提出了矿山合理、有效的空区治理技术方案。本文主要研究内容及结论如下:(1)借助罗盘、钢卷尺、地质锤等设备,采用详细线观测法对矿山岩体工程地质情况进行了详细和连续的现场工程地质调查。根据井下采矿情况调查对井下采空区现状进行了详实的现场统计和分析工作。通过现场取样及矿岩力学参数室内试验,测定出松江铜矿主要矿岩的物理力学性质,为后续采空区稳定性分析和治理技术研究工作提供了重要的基础资料;(2)根据矿山现有中段平面图及勘探线纵投影图,结合现场采空区调查实际情况,采用3DMINE、MIDAS及FLAC3D等软件建立了矿山复杂三维可视化数值分析模型;(3)基于顶板暴露面积和顶板最大跨度为依据的安全分级标准对松江铜矿井下各中段分布的采空区进行了稳定性分析及安全分级;运用模糊综合评判对井下5个主要空区的整体安全稳定性情况进行了综合评价;基于MIDAS—FLAC3D软件,采用有限元—有限差分耦合分析方法对松江铜矿井下现有空区的应力场、应变场和塑性区三个方面进行数值模拟计算,分析现有采空区的稳定性状况,对空区的治理和矿山安全生产具有重要指导意义;(4)由采空区稳定性分析结果可知,目前矿山井下5个主要采空区均能维持一定程度上的自稳能力,整体稳定性较不安全的空区为1号和2号空区,3号、4号和5号空区整体稳定性较安全。但+250-1、+170-1、+130-3、+130-5、+90-1、+90-2、+90-4、+50-2、+50-3、+10-3、+10-4及+10-8这12个中段的不连续区域以及1号空区11#~1#勘探线、2号空区7#~2#勘探线以及3号空区3#~1#勘探线之间的区域局部稳定性较不安全,是目前矿山生产安全的隐患区域,需在生产过程中加强监测与治理;(5)依据采空区稳定性分析结果,参考国内外空区治理实例,考虑矿山技术经济条件,不同采空区推荐采用不同的方案进行治理。其中,1号空区推荐采用留设15m~20m厚的隔离柱方案进行治理;2号、3号和4号空区推荐采用构筑1m厚钢筋混凝土墙和堆集4m厚砂袋的方法进行封闭采空区;5号空区和其他的小空区,推荐采用浆砌砖石封闭治理采空区;(6)全文研究成果,可指导矿山生产实践。建议矿山在下步生产过程中加强采空区的监测,建立微震监测系统,构建采空区监测预警机制,组织专职人员开展监测工作,为矿山安全生产提供保障。
【关键词】：采空区 模糊综合评判 数值模拟 稳定性分析 治理方案
【学位授予单位】：长沙矿山研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD325.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题来源及研究意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 采空区稳定性分析研究现状11-13
• 1.2.2 采空区治理技术研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容及技术路线15-18
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 技术路线15-18
• 第二章 矿山概况18-31
• 2.1 矿山现状概述18-20
• 2.1.1 地质概况18-19
• 2.1.2 开采技术条件19
• 2.1.3 生产现状19-20
• 2.2 岩体工程地质调查20-25
• 2.2.1 工程地质调查及岩体质量评价20-21
• 2.2.2 矿岩力学参数试验21-25
• 2.3 采空区现状调查25-30
• 2.3.1 采空区成因及分布情况26-27
• 2.3.2 采空区现状统计27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 矿山三维可视化数值分析模型的建立31-37
• 3.1 三维数值分析模型的建立31-36
• 3.1.1 3DMINE建立简化模型31-33
• 3.1.2 MIDAS/GTS三维数值网格模型的建立33-35
• 3.1.3 FLAC~(3D)数值模型的生成35-36
• 3.2 三维建模参数的选取36-37
• 第四章 采空区稳定性理论分析及安全分级37-52
• 4.1 采空区稳定性安全分级与分区37-41
• 4.1.1 采空区稳定性安全分级标准37-38
• 4.1.2 各中段顶板稳定性分级38-41
• 4.2 采空区稳定性模糊综合评判41-51
• 4.2.1 模糊综合评价指标体系的构建41-42
• 4.2.2 层次分析法确定指标体系权重W42-47
• 4.2.3 隶属度函数的确定47-49
• 4.2.4 模糊综合评价49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 基于数值模拟的采空区稳定性分析52-67
• 5.1 FLAC~(3D)数值模拟过程52-53
• 5.1.1 FLAC~(3D)求解流程52-53
• 5.1.2 数值模拟过程简介53
• 5.2 数值模拟结果分析53-66
• 5.2.1 位移场分析54-57
• 5.2.2 应力场分析57-64
• 5.2.3 塑性区分析64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 采空区综合治理技术研究67-80
• 6.1 国内矿山采空区治理实例67-68
• 6.2 松江铜矿采空区治理方案研究68-78
• 6.2.1 采空区治理方案初选68-69
• 6.2.2 各采空区治理方案选择69-78
• 6.3 本章小结78-80
• 第七章 结论与展望80-82
• 7.1 主要结论80-81
• 7.2 主要创新点81
• 7.3 下步工作展望81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士期间发表的学术论文及成果88

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本文编号：740805