矿山地压监测系统研究设计以及地压数据管理系统的开发

摘要

由于复杂的地质环境以及受地应力影响等等因素，地下矿山的开采以及其他一些地下工程安全隐患很多，并且随着工程深度而逐渐增多。工程深度越深，对安全的威胁越大。为了确保采矿以及其他一些地下工程的安全生产，采取特定的安全措施显得尤为重要。地下工程不同于地表的工程，他们处在地球岩层中，受到地应力的影响以及板块运动的影响，导致容易出现巷道收敛、顶板沉降以及围岩变形严重等等问题。这些问题严重影响着安全生产。要达到安全生产必须要对工程现场的地应力进行较为准确的预测。由于工程实践中的实际地质环境多为复杂岩体而非简单完整的岩石，而岩石力学实验室中多采用完整的岩石试块，所以很难用室内试验的方式准确预测。数值模拟等手段现在越来越受到研究者的青睐，然而由于没有成熟的岩石力学理论，大多数模拟软件所用的本构模型不能准确反映现场实际情况，所以也不能准确预测现场地压力和变形。所以，采用现场地压监测显得更为准确和实用。现场地压监测不仅是确保安全生产的重要手段，也是数字化矿山发展的重要组成，为矿山管理提供了便利。
　　本文基于河南三门峡段村-雷沟矿山的项目背景，在多次对现场地质情况进行考察的基础上，对雷沟矿山地压监测系统的采用以及测点和测站布置等进行研究，同时结合了FLAC3D数值模拟进行分析研究。由于自带莫尔库伦模型存在没有考虑中间主应力的弊端，笔者在经典莫尔库伦本构模型的基础上，自行推到了三维莫尔库伦差分本构模型并内置于FLAC3D中;利用推导的模型对矿区进行数值模拟，综合地质考察情况以及成本费用等因素提出合理的地压监测方案。由于本项目其他水平不准备购买全套远程监测设备，笔者还用VC++自行编写一个处理矿山压力数据的小软件，对矿山管理数字化和人性化的研究提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 矿山地压监测概述

1．2．2 矿山地压监测的一般方法以及前沿研究

1．2．3 远程监控系统概述以及在矿山地压监测中的应用

1．2．4 声发射技术概述以及在矿山地压监测中的应用

1．2．5 微震监测在矿山地压监测中的应用

1．3 本文的研究内容以及研究方法

2 矿区地质概况

2．1 区域地质

2．1．1 区域地层

2．1．2 区域构造

2．1．3 区域矿产地质特征

2．2 矿区地质

2．3 矿体(层)特征

2．3．1 矿体(层)特征

2．3．2 矿石的类型和评级

2．3．3 矿区水文地质

2．3．4 主要围岩与巷道稳定性关系

2．4 矿体Q值计算以及分区

2．4．1 岩体质量分区的工程意义

2．4．2 分类及综合分区方法的选取

2．4．3 巴顿等人的Q值岩体质量分类方法

2．4．4 河南段村雷沟矿岩石Q值计算

3 矿区FLAC3D广义摩尔库仑模型数值模拟

3．1 广义摩尔库仑本构模型的提出

3．1．1 岩石力学的发展

3．1．2 经典摩尔库仑本构模型

3．1．3 广义莫尔库仑本构模型以及其在FLAC3D中的实现

3．2 巷道模型的建立以及数值模拟

4 段村—雷沟矿区330水平地压监测方案研究

4．1 段村——雷沟矿巷道监测研究的意义

4．1．1 地压的形成和分类

4．1．2 地压监测的重要性以及内容

4．1．3 结合实际说明该矿地压监测的必要性

4．1．4 段村雷沟铝土矿监测内容

4．2 监测方案的研究和提出

4．2．1 目前地压监测的方法

4．2．2 井下测站的布置以及测点的安设

4．2．3 仪器设备、系统的选择

4．2．4 测量元件的原理以及监测系统的布线

4．2．5 段村雷沟矿330水平远程监测系统总费用核算

5 基于VC++的矿山数据库系统的建立

5．1 建立矿山地压监测数据库系统的必要性

5．2 软件开发需求分析

5．2．1 功能需求

5．2．2 界面需求

5．3 数据库的设计

5．4 软件的设计和编码

5．5 软件的核心技术以及综合测评

6 结论和展望

参考文献

攻读硕士研究生期间学术成果及获奖

致谢