马坑铁矿四块段安全回采技术研究

摘要

马坑铁矿四块段是该矿二期工程开采的主要矿体。目前一期工程即将开采完毕，为解决一期和二期的产量衔接问题，马坑铁矿在4块段矿体上盘设计施工了措施井，由于措施井在安全回采影响范围内，因此应对回采过程中措施井的安全进行研究，此外该矿体靠近F2导水断层，因此还应研究回采过程中的防水问题。
　　 本文利用FLAC3D等大型模拟软件对4块段采矿方案选择、炮孔布置、回采顺序、矿块结构参数、回采空区对措施井的影响和回采过程对保安矿柱影响进行优化研究，本论文开展的主要研究如下:
　　 (1)通过马坑铁矿矿体地质条件现场调查、资料收集、岩石力学参数试验，得到四块段岩石力学参数。
　　 (2)根据现场开采技术条件要求，运用层次分析法和模糊数学的基本原理对多种采矿方案进行综合评判优选，优选出生产能力大、安全、经济、高效的采矿方法。
　　 (3)运用FLAC3D模拟软件计算和分析出矿房应力、位移，通过计算结果判断采场稳定性，最终确定合理的采场结构参数。
　　 (4)基于ANSYS界面的FLAC3D数值模拟，采用确定后的采场结构参数得出矿体开挖对1#措施井的影响，通过措施井所受最大拉应力、最大压应力，安全系数及井筒附近位移分布状态监测，最后得出保证开采过程中井筒安全的矿柱尺寸。
　　 (5)运用ANSYSLS/DYNA模拟爆破震动对邻近F2断层保安矿柱的影响，得出采场与断层之间保安矿柱最佳的尺寸。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 分段空场采矿法安全回采研究现状

1．2．2 采场结构关键参数研究现状

1．2．3 采动过程中对临近措施井影响研究现状

1．2．4 爆破震动对邻近断层影响研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 技术研究路线

1．5 本章小结

第二章 地质概况及矿岩力学参数试验研究

2．1 矿区地质

2．1．1 地层

2．1．2 构造

2．2 矿体地质特征

2．2．1 矿体

2．2．2 矿体顶底板围岩及夹层

2．3 矿床开采技术条件

2．3．1 四块段矿体、顶底板围岩的稳定性及矿床特征

2．3．2 矿岩物理力学性质指标

2．4 岩石试验的选取及制备

2．4．1 代表性试样的选取

2．4．2 岩石试件的数量及编号

2．4．3 岩石强度实验

2．4．4 试验结论

2．5 岩石力学参数折算

2．6 本章小结

第三章 采矿方法优化选择

3．1 采矿方法选择的原则与依据

3．2 采矿方法初选

3．2．1 分段凿岩分段出矿采矿法

3．2．2 阶段空场嗣后崩落采矿法

3．2．3 无底柱分段崩落采矿法

3．3 采矿方法优化选择

3．3．1 利用层次分析法确定权重向量

3．3．2 模糊综合评判

3．4 本章小结

第四章 四块段矿体安全回采数值模拟研究

4．1 数值模拟方法的选择

4．1．1 数值方法选择

4．1．2 FLAC3D软件概述

4．1．3 FLAC3D软件的处理过程

4．2 模型的建立

4．2．1 模型的建立及网格划分

4．2．2 本构模型及材料参数

4．2．3 加载条件

4．3 矿块回采过程中的结构参数研究

4．3．1 方案的选定

4．3．2 矿柱位置及个数确定

4．3．3 矿柱宽度确定

4．4 四块段矿体合理回采顺序研究

4．4．1 方案选择

4．4．2 矿体回采顺序模拟结果

4．5 本章结论

第五章 四块段矿体回采对措施井安全影响研究

5．1 建立基于ANSYS界面的FLAC3D数值模型

5．1．1 难点分析与计算模型设计

5．1．2 本构模型及材料参数

5．1．3 加载及边界条件

5．2 计算结果分析

5．2．1 模型位移分析

5．2．2 模型拉应力分析

5．2．3 模型剪应力分析

5．2．4 模型开挖安全系数分析

5．2．5 模拟结果分析

5．3 本章结论

第六章 爆破震动对邻近断层安全影响研究

6．1 ANSYS／LS-DYNA发展简介

6．2 ANSYS／LS-DYNA运算分析流程

6．3 模型的建立

6．4 爆破震动对邻近断层安全影响模拟结果分析

6．4．1 爆破震动应力分析

6．4．2 模型单元速度分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果