“三软”条件下金矿采场稳定性分析及结构参数优化研究

摘要

针对某金矿目前采用上向水平分层胶结充填法存在的问题：①回采巷道支护过度，导致采矿成本居高不下，矿山经济效益低；②上向开采时，采场充填接顶困难，顶板与充填体接触不完整，上一分层开采时危险性高；③每次开采后，都需要进行锚喷联合支护，采矿工艺复杂，生产效率低，采场生产能力小；④进路式开采是独头巷道掘进，采场通风条件差等。本文以采矿方法的优选和采场结构参数优化为重点研究内容，通过室内试验、数值模拟和理论分析手段，对破碎矿体安全、经济开采进行研究工作，主要得出以下成果： （1）深入矿山现场实地调研，了解矿山目前生产情况，收集相关地质、矿体资料。查阅大量文献资料，了解破碎矿体采矿方法和采场结构参数确定的目前研究现状，学习成熟的理论经验，为论文后续工作的进行奠定理论基础。 （2）现场钻取矿层岩样，在贵州大学矿业学院开展物理力学参数实验，通过测定岩石密度、单轴压缩变形试验、抗拉强度试验以及抗剪强度试验，为后续的数值模拟提供可靠的岩体力学参数。 （3）将数值模拟与未确知测度理论相结合，利用数值模拟分析三种备选采矿方法的安全性，同时作为优选模型的指标。构建基于未确知测度理论的采矿方法优选模型，结合矿山实践经验，优选出11项影响采矿方法选择的指标因素，利用信息熵计算各指标的客观权重，引入置信度识别准则进行评价，同时按照优越度进行排序。最终确定最佳的采矿方法为下向中深孔落矿嗣后充填法，该方法可以有效解决目前开采遇到的问题，扩大矿山生产能力，降低采矿成本，提高矿山经济效益。 （4）根据下向中深孔落矿嗣后充填法的特点、开采经验和矿体特征，采用数值模拟软件FLAC3D进行采场结构参数优化研究，最终得出采场结构参数为采场宽度为4.5m、高度为15m或宽度为5m、高度为13m，采场沿走向布置，长度为100m。较为合理，推荐采用。并验证了选用的采矿方法和采场结构参数完全满足矿山需求。 （5）本课题研究结果对该金矿的现场实践具有重要的指导意义，同时还可以为“三软”条件下的金矿开采，提供理论依据。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2.1 采场稳定性研究

1.2.2采矿方法优选理论研究

1.2.3 “三软”条件下矿体采矿方法研究

1.2.4 采场结构参数优化研究

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 矿山地质

2.1 概况

2.1.1 矿区地理位置及交通

2.1.2 自然条件、地形、气候等

2.2.1 矿区地质、构造

2.2.2 矿体特征

2.2.3 水文地质

2.2.4 工程地质

2.3 矿山开采现状及周边情况

2.4 本章小结

3.1 实验目的及内容

3.2 试件制备

3.3.1 岩石密度测试

3.3.2 单轴压缩变形试验

3.3.3 抗拉强度试验

3.3.4 抗剪强度试验

3.4 试验结果汇总

3.4 力学参数处理

3.5 本章小结

第四章 采矿方法优选

4.1.1 采矿方法选择原则

4.1.2 上向水平分层进路胶结充填采矿法

4.1.3 下向水平分层进路胶结充填采矿法

4.1.4 下向中深孔落矿嗣后充填采矿法

4.2.1 基本假设

4.2.2 建模

4.3 采场稳定性判据

4.4.1 应力场分布对比分析

4.4.2 位移场大小对比分析

4.4.3 塑性区分布对比分析

4.5 未确知测度理论

4.5.1 构造单指标未确知测度

4.5.2 指标权重的确定

4.5.3 多指标综合测度评价向量

4.5.4 置信度识别准则

4.5.5 排序

4.5.6 采矿方法优选应用

4.6 矿山充填系统

4.7 本章小结

5.1 目的及意义

5.2 模拟软件简介

5.3.1 模拟方案

5.3.2 结果分析

5.4.1 采场生产能力验证

5.4.2 充填能力验证

5.5 人工假顶

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

声明