高峰矿深部充填开采地压活动规律及控制研究

摘要

高峰矿已进入千米深部开采，面临着地应力高、局部矿岩破碎、受民采破坏严重以及采动地压复杂的难题，导致深部开采时地压显现严重，安全隐患大。为了提高高峰矿深部开采安全性，需要对高峰矿深部开采地压活动规律及其控制技术展开研究。
　　论文通过工程地质调查发现，高峰矿地压显现破坏多产生于矿体形态发生改变的扭转挤压带上，表现为支护体破坏和巷道垮冒破坏，且随着开采深度的增加，地压显现破坏程度和影响范围也逐渐扩大;通过三维数值计算和分析，研究了高峰矿深部充填开采地压活动规律，结果表明在深部矿体上下盘形成明显的承压带与卸压带，而高峰矿大量开拓及采准工程布置在上盘承压带上，成为高峰矿深部地压显现频繁的主因。根据高峰矿深部地压分布特点，论文分析了影响采场稳定的因素，采用正交试验方法设计了采场参数优化方案，并通过数值计算和极差分析法对深部采场结构参数进行了优化，提高了回采中采场的稳定性;根据高峰矿巷道支护特征，试验了玻璃钢锚杆与管缝锚杆联合支护技术，有效控制了高应力区巷道垮冒及变形，提高了破碎高硫岩性巷道安全性。
　　通过上述研究及采取的技术方案，有效控制了高峰矿深部地压显现，提高了开采安全性，对同类矿山也有一定借鉴作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 深部开采研究现状

1．2．2 矿山地压研究的发展历程

1．2．3 地压控制技术的研究内容

1．3 主要研究内容与研究方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究路线

第二章 高峰矿体地质及地压显现特征

2．1 矿山开采技术条件

2．1．1 矿区概况

2．1．2 矿体特征

2．1．3 高峰矿矿岩性质

2．1．4 矿山地应力环境

2．2 岩石点载荷强度试验

2．2．1 点荷载试验原理及仪器

2．2．2 矿岩点载荷试验结果

2．3 力学参数的工程处理

2．3．1 变形模量的工程处理

2．3．2 强度指标的工程处理

2．3．3 岩体物理力学参数选取

2．4 高峰矿地压显现特征调查

2．4．1 巷道变形破坏特征

2．4．2 采场地压显现特征

2．4．3 矿柱破坏特征

2．4．4 地压宏观显现分布特征

2．4．5 地压显现的总体趋势

第三章 高峰矿深部多空区群下充填采矿地压分布特征研究

3．1 FLAC3D简介

3．2 高峰矿深部开采数值模拟

3．2．1 计算模型的建立

3．2．2 岩石参数的选取

3．2．3 边界条件与计算方案

3．3 高峰矿深部地压分布特征

3．3．1 -103m水平应力分布状态

3．3．2 -151m水平应力分布状态

3．3．3 -200m水平应力分布状态

3．3．4 采空区群对地压分布影响

3．4 本章小结

第四章 深部采场结构参数优化

4．1 深部采矿方法的选择

4．2 沿走向长采场上向水平分层充填法

4．2．1 采准切割

4．2．2 回采工艺

4．3 盘区式上向水平分层充填法

4．3．1 采准切割

4．3．2 回采工艺

4．4 沿走向长采场上向水平分层充填法采场结构参数优化

4．4．1 计算模型与方案的确定

4．4．2 初始条件和计算参数的选取

4．4．3 计算结果及分析

4．5 盘区式上向水平分层充填法采场结构参数优化

4．5．1 数值模型的建立及计算方案的选择

4．5．2 计算结果及分析

4．6 本章小结

第五章 深部高应力破碎矿岩下巷道支护技术研究

5．1 高峰矿深部巷道支护现状

5．1．1 高峰矿深部巷道破坏特征

5．1．2 高峰矿深部巷道支护存在的问题

5．2 高峰矿支护方式选择

5．3 高峰矿联合支护现场试验

5．3．1 试验地点及现场试验方案

5．3．2 试验巷道锚杆支护参数

5．3．3 试验巷道收敛监测

5．3．4 玻璃钢锚杆支护效果

5．4 本章小结

第六章 深部地压综合控制措施

6．1 采场与巷道矿压控制措施

6．1．1 支护形式的选择

6．1．2 井巷的布置方式

6．1．3 优化爆破参数

6．2 深部地压灾害的充填控制

6．2．1 充填体的作用机理

6．2．2 采空区充填措施

6．3 深部开采合理的生产管理

6．3．1 合理的回采工艺

6．3．2 缩短采矿工程的服务年限

6．3．3 加强地压活动的监测预报

第七章 全文结论与展望

7．1 本文主要结论

7．2 展望

参考文献

致谢

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