佛子矿104号矿体复杂多层采空区稳定性研究

摘要

104号矿体是广西佛子矿主要的富矿体之一，由于长期采用浅孔留矿法回采，又未及时进行充填，导致其上部留下了大量采空区，为矿柱的回收及下部矿体的开采带来了巨大的安全隐患。
　　论文通过对104号矿体空区赋存特征及状态进行调查分析，布置了合理的岩体破坏声发射监测点，通过声发射监测来判断空区岩体失稳程度。针对传统声发射监测参数易受外部环境干扰、参数考虑片面等不足，提出声发射监测数据的累计差量指标分析法。通过104号矿体采空区岩体声发射监测数据累计差量指标分析，认为104号矿体各监测孔控制区段空区以及矿柱目前都处于稳定状态。
　　运用ANSYS-FLAC3D耦合建立佛子矿104号矿体模型，通过三维数值计算和分析，研究了104号矿体复杂多层采空区应力分布特征和位移变化大小，分析结果表明104号矿体没有大范围的应力集中区域，且位移普遍较小。
　　根据现场调查资料、声发射监测数据及数值分析结果，运用多级模糊评判理论，建立采空区稳定性二级模糊综合评价模型，该模型包括3个层次、4类因素、22项因子。运用该模型对104号矿体采空区稳定性进行评价，结果显示180-1和138-2区段采空区稳定等级为Ⅱ级，其它区段为Ⅰ级。
　　基于空区调查和数值分析，论文选取空区顶板暴露面积、最大主应力、最小主应力、最大位移四个因素，运用模糊聚类理论把104号矿体21个采空区聚类为Ⅰ～Ⅳ四个稳定类别，其稳定性从第Ⅰ类到第Ⅳ类递减;针对Ⅰ～Ⅳ类采空区分别提出加强监测管理、加强支护、部分充填和全部充填等处治措施。
　　通过上述研究，综合分析了佛子矿104号矿体采空区的稳定性，为该矿安全措施研究及空区处理方案研究提供了依据。同时，对同类矿山也有一定借鉴作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 矿山地压监测方法研究现状

1．3 空区稳定性研究现状

1．4 采空区治理研究现状

1．5 研究内容和研究方法

第2章 佛子矿开采技术条件

2．1 矿区地质概况

2．1．1 水文地质

2．1．2 工程地质

2．1．3 环境地质

2．2 104矿体特征及开采现状

2．2．1 采矿工艺

2．2．2 104矿体特征

2．2．3 104矿体开采现状及残留矿柱分布

2．3 岩石力学性质及工程岩体分级

2．3．1 104号矿体工程地质调查

2．3．2 104号矿体工程岩体质量分级

2．4 岩体强度指标的工程处理

第3章 声发射累计差量指标预测采空区失稳

3．1 声发射监测系统布置

3．2 声发射监测岩体稳定性存在的问题

3．3 声发射累计差量指标

3．4 声发射参数预测与累计差量指标预测对比

3．5 104号矿体采场稳定性预测

3．6 本章小结

第4章 104号矿体空区稳定性数值分析

4．1 数值分析方法的选择

4．2 FLAC3D数值模型的建立

4．2．1 基本假设

4．2．2 数值模型建立方法

4．2．3 屈服准则

4．2．4 矿岩物理力学参数选取

4．2．5 104号矿体模型

4．3 104号矿体数值分析

4．3．1 180中段数值分析

4．3．2 138中段数值分析

4．3．3 100中段数值分析

4．3．4 纵剖面受力特征

4．4 本章小结

第5章 104号矿体空区稳定性模糊综合评价

5．1 综合评价方法选择

5．2 模糊综合评价

5．2．1 模糊对象因素集

5．2．2 评价因子分级标准

5．2．3 评价因子的隶属度

5．2．4 确定评价因素权重集

5．2．5 模糊综合评判

5．3 104号矿体采空区稳定性模糊综合评价

5．4 本章小结

第6章 104号矿体空区群模糊聚类分级及综合治理对策研究

6．1 模糊聚类分析

6．1．1 数据标准化

6．1．2 标定

6．1．3 聚类

6．2 聚类参数设置

6．3 佛子矿采空区聚类分级

6．4 聚类结果评价

6．5 采空区群治理对策

6．6 本章小结

第7章 结论

致谢

参考文献

附录1 硕士期间发表论文