缓倾斜薄矿脉铝土矿采矿方法优选及采场结构参数优化研究

摘要

铝，是当今世界应用最为普遍的金属之一。目前，我国已经成为当今世界上铝产量和铝消费量世界第一大国，其在维护国家稳定和保持社会经济快速发展方面具有重要的战略地位。铝土矿是生产铝金属的主要原料，随着铝资源需求的不断增加及扩张，国内铝土矿资源储量消耗日益剧增，可供露天开采的堆积型铝土矿床日益减少，迫切需要展开原生沉积型铝土矿地下开采研究。
　　中铝重庆分公司南川铝土矿矿区，矿区内大多为缓倾斜厚度薄的原生沉积型铝土矿，是目前世界上开采难度大的矿床。矿床的矿体完整性和连续性较差，直接顶底板围岩稳固性不高;矿体厚度薄;矿床水文地质条件较复杂，造成铝土矿资源的严重浪费。
　　针对矿山的实际情况，在采矿方法优化时采用选择层次分析法与模糊数学相结合的方法进行选择，确定采矿方法优化选择的指标体系，从中选择与矿山实际相符合的指标。通过对这些指标赋予权重，结合同种采矿方法矿山的经济技术指标，可以选择出较为合理采矿方法。应用层次分析法与模糊数学相结合的方法，既避免了由于主观判断对数据选择的影响，又能将定性的指标进行定量转化，从而以数值的形式表达出采矿方法的优劣。最后得到液压支柱护顶连续采矿法为最优方案，为缓倾斜薄矿脉开采提供了参照，有一定的指导意义。
　　在采场结构参数优化中，采用大型有限元分析软件ANSYS进行分析，结合专家经验以及类似矿山实际选出接近的采场结构参数，得到以之相符合的采场结构参数。在优化的时候，可以先确定一个采场参数，对另一个参数进行变化优选;确定之后，在其基础上再对另一个参数进行优化研究。通过这样的方法可以很好地避免重复实验研究，充分发挥了ANSYS在力学分析上的优势。通过这样一系列的分析优化，最终选择最优的采场参数为60m×10m×2m。对矿山的生产具有指导意义，研究过程及成果对其他类似矿山具有一定的借鉴价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 论文技术路线及主要研究内容

2 中铝重庆铝土矿矿体赋存特征研究

2．1 矿区概况

2．1．1 矿区地理位置

2．2．2 矿区自然地理条件

2．2 矿体特征

2．3 矿石特征

2．4 矿区水文地质条件

2．5 本章小结

3 缓倾斜薄铝土矿采矿方法研究

3．1 缓倾斜薄铝土矿开采技术条件分析

3．2 矿山现行采矿方法

3．3 缓倾斜薄铝土矿可行采矿方法

3．3．1 液压支柱护顶连续采矿法

3．3．2 长壁式崩落法

3．3．3 长臂式削壁充填法

3．3．4 倾斜分条全面采矿法

3．4 本章小结

4 缓倾斜薄铝土矿采矿方法优选

4．1 采矿方法优选指标体系

4．2 基于层次分析法与模糊数学的采矿方法选择

4．3 优选结果

4．3．1 构建层次模型

4．3．2 建立评判矩阵

4．3．3 构建模糊评判矩阵

4．3．4 计算模糊权重向量

4．3．5 最优方案确定

4．4 本章小结

5 采场结构参数优化研究

5．1 ANSYS简介

5．1．1 ANSYS软件的特点

5．1．2 ANSYS软件分析基本流程

5．2 采场结构参数优化数值模拟

5．2．1 矿山几何模型的建立

5．2．2 材料参数的选取

5．3 采场结构参数模拟结果分析

5．3．1 初始应力状态模拟

5．3．2 相同采场长度宽度优化模拟分析

5．3．3 宽度一致采场长度优化模拟分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要成果