昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体全尾砂膏体充填采矿方法优化

摘要

云南省昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体规模大，矿石松散破碎，属复杂采空区下开采。原有采矿方法不能满足安全生产要求；矿区位于河谷地区，难以找到合适的工业场地建设尾矿库和废石场。为实现昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体的高效安全开采，开展了充填体强度实验室试验和充填体现场实验，采用大型有限元软件分析Ⅰ-6号矿体上向进路充填法的可能性。同时对昭通铅锌矿采场结构参数、开采顺序等进行优化分析，获得矿岩及充填体内的应力、应变变化规律。
　　本研究主要内容包括：⑴充填体实验室强度试验研究。在实验室对充填体坍落度、析水率、容重、浓度进行测量，同时对充填体进行了不同龄期（3d、7d、14d、28d）的抗压强度测试，获得了不同灰砂比、不同浓度条件下的膏体充填体强度。⑵充填体现场原位强度实验研究。开展了充填体井下现场原位试验，通过对井下充填体质量进行跟踪调查，测试充填体现场原位强度。将充填体试块强度进行了对比分析，得出井下充填体强度大于实验室充填体强度的规律。⑶昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体开采技术条件调查。对昭通铅锌矿采空区现状、隔水层厚度、塌陷区等进行现场调查，建立矿山模型数据库文件。同时对矿岩结构特性进行调查，通过现场调查资料得到岩体力学参数。⑷井下膏体充填有限元数值模拟研究。采用有限元无厚度Goodman接触面单元，对接触面单元设置与接触面参数进行研究。研究结果表明两相介质接触处设置接触面的数值模拟计算结果与实际情况更相符。最后建立了昭通铅锌矿无厚度接触面单元数值模拟模型。⑸上向进路充填法采场结构参数与开采顺序优化研究。主要对进路参数4m×3m、4.5m×3m、5m×3m三种结构参数进行分析；对假底钢筋网度进行优化研究，分析了网度0.3m×0.3m、0.4m×0.4m、0.5m×0.5m三种钢筋网度的数值模拟模型；对进路开采顺序进行优化研究，分析了“隔一采一”与“隔三采一”两种方案的数值模拟模型。⑹通过充填体强度实验，得出Ⅰ-6号矿体全尾砂膏体充填体强度，灰砂比1：8时，充填体强度为2.75MPa～3.53MPa；灰砂比1：4时，充填体强度为5.22MPa～7.63MPa；对Ⅰ-6号矿体上向进路充填法采场结构参数进行优化，得出合理的进路尺寸为4m×3m，假低钢筋网度为0.4m×0.4m；进路开挖顺序数值模拟结果得出采用“隔一采一”方案能取得更好的效果。该研究为昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体采矿方法设计提供了理论依据。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第1章 绪 论

1.1课题来源

1.2 研究现状

1.3 本文的研究意义、主要内容及研究方法

第2章 工程概况

2.1 矿区地质

2.2 矿山生产概况

第3章 全尾砂膏体充填料强度特性实验研究

3.1 膏体充填体室内实验研究

3.2 现场充填体强度实验研究

3.3 室内实验与现场实验关系

3.4 昭通铅锌矿Ⅰ-6号矿体膏体充填体强度确定

3.5 本章小结

第4章 Ⅰ-6号矿体上向进路充填法数值模拟研究

4.1 基于MIDAS/GTS膏体充填体接触面理论研究

4.2Ⅰ-6号矿体力学参数工程处理

4.3Ⅰ-6号矿体上向进路充填可行性研究

4.4 上向进路充填法数值模拟结果

4.5 本章小结

第5章 Ⅰ-6号矿体采场结构参数与开采顺序优化

5.1 采场结构参数优化

5.2 进路开采顺序优化

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

攻读硕士学位期间参与项目

致谢