水银洞金矿采场砼砖支护方案优化设计与研究

摘要

在地表不允许陷落地区进行地下开采时的地压控制一直是矿山关注的重要课题之一。水银洞金矿由于全尾砂充填的全面应用还有待时日，为避免或降低开采引起的岩层移动对地表的影响，一直采用砼砖砌体的人工矿柱支撑矿体开采后留下的空区。由于前期的砼砖矿柱的设置存在矿柱砌筑随意、支护成本较高等问题，有必要开展专项研究工作对砼砖支护进行优化，使砼砖矿柱的尺寸更加科学、合理，达到技术经济的最优化。围绕该目标，课题主要开展了如下工作：
　　①广泛调研分析了国内外矿柱实践的理论研究和实施现状，结合水银洞金矿砼砖矿柱的实际情况，分析指出了水银洞金矿砼砖砌体人工矿柱存在设置随意、不规范，缺乏系统科学指导和整体设计等问题，并分析了影响矿柱稳定性的因素。
　　②全面调查了水银洞金矿的开采现状、地压显现规律及砼砖支护现状，在补偿面积矿压理论的基础上，计算了水银洞金矿各线采场的有效覆岩厚度，并分析了影响采场矿压的主要因素。
　　③全程调查、观测、分析、总结了采场小矿柱方案的实施效果；测试了水银洞金矿砼砖力学强度；应用砌体结构理论和Lunder矿柱强度理论分别计算了砼砖矿柱的强度；分析了支护率与矿柱施加荷载及所需矿柱强度之间的关系；在此基础上，提出了小型矿柱的不合理性，并且用有限元分析小矿柱的受力情况，验证小矿柱的抗压强度不够。通过有限元优化砼砖矿柱的宽高比，进而提出采场砼砖矿柱优化方案，主要包括：近水平矿体的均匀矿柱、倾斜矿柱方案和厚大矿柱方案。
　　④对优化方案的实施效果及其存在的问题进行了总结评估；根据水银洞金矿矿压前期观测结果，提出了水银洞金矿有效覆岩应力的折减计算方法；基于矿柱安全系数的定义，分析了安全系数和矿柱强度、有效覆岩应力和支护率之间的关系；进行了方案的技术经济分析和比较，指出在水银洞金矿现有条件下，通过采取增加矿柱强度的方式降低支护率没有经济技术上的优势。

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1绪论

1.1前言

1.2研究背景

1.3国内外研究现状

1.4研究内容与预期成果

2 贵州紫金公司概况

2.1 公司概况

2.2 矿区概况

2.3 矿区地质概况

2.4矿床地质特征

2.5矿床开采技术条件

3水银洞金矿的开采现状及其矿压分布特点

3.1 开采现状

3.2 矿压分布特点及其影响因素

3.3 水银洞金矿各采场实测矿压大小

3.4 小结

4砼砖支护优化方案设计

4.1水银洞金矿砼砖力学测试和砌体结构强度分析

4.2 矿柱稳定性分析

4.3水银洞金矿采场小型矿柱方案

4.4数值模拟砼砖支护方案及其优化

4.5 砼砖支护方案优化设计

4.6小结

5方案实施情况及其问题

5.1 实施情况汇总

5.2 方案的技术经济分析

5.3 存在的问题

6结论和建议

6.1结论

6.2 技术措施

6.3问题及建议

致谢

参考文献

附录