寺庄矿区工程岩体稳定性及采场合理跨度研究

摘要

随着矿产资源的升值，以及国家对工程安全的日益重视，经济、安全、高效的开采成为矿山首要工作。由于地质条件复杂，地下岩体质量的快速确定成为矿山安全开采的前提条件。以岩体质量评价为基础，科学优化采场跨度，实现矿山工程高效、经济开采成为了本论文主要探讨的课题。
　　 本文以山东省焦家金矿寺庄矿区为工程背景，做出了如下方面研究工作:
　　 (1)调查、实测矿区地质条件、岩体节理裂隙发育情况，分析影响岩体质量及稳定性因素。
　　 (2)采用分形理论阐释岩体节理裂隙内部特性，揭示节理分形特征对岩体稳定性的影响。计算得出节理间距和节理产状分布分维数，并作为评价岩体质量的一个重要指标。
　　 (3)采用混沌优化BP神经网络，并以大量矿山评价岩体质量的指标数据作为神经网络的输入，以岩体质量等级作为其输出，建立岩体稳定性智能辨识模型。应用此模型于寺庄矿区工程位置2号脉、7号脉、Ⅳ号脉，规划出矿区岩体稳定性预测平面图。为采场跨度优化研究和巷道支护方案的提供提供科学依据。
　　 (4)对室内试验得出的岩石力学参数进行折减，得出不同岩体质量下岩体力学参数。在不同岩体质量条件下，应用大型有限元软件ANSYS对上向进路充填法的采场跨度进行数值模拟。科学的总结出不同矿岩等级下，采场跨度最佳推荐值。并应用于矿区工程位置2号脉、7号脉、Ⅳ号脉，确保矿区的安全、高效、经济开采。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩体质量分级研究方法

1．2．2 采场结构参数优化研究方法

1．3 本文研究内容、方法与思路

1．3．1 主要研究内容与方法

1．3．2 研究思路

第二章 寺庄矿区工程地质调查

2．1 矿区概况

2．2 矿床地质条件

2．2．1 地层

2．2．2 构造

2．2．3 岩浆岩

2．2．4 矿石物质组成

2．3 岩石力学性质试验研究

2．3．1 取样地点及矿岩性质

2．3．2 力学试验

2．3．3 试验结论

2．4 现场节理裂隙调查与结果分析

2．4．1 概述

2．4．2 节理裂隙调查方法

2．4．3 节理裂隙调查数据统计

2．4．3 各中段节理裂隙调查数据与统计分析

2．4．4 节理裂隙分布对岩体质量与稳定性的影响分析

2．5 本章小结

第三章 岩体节理分形特性研究

3．1 岩土工程中的分形理论

3．1．1 分形维数及计算方法

3．1．2 分形理论在岩土工程中的应用

3．2 岩石节理裂隙的分形特性

3．2．1 节理间距分布的分形特性

3．2．2 节理产状分布的分形特性

3．3 本章小结

第四章 基于分形特征的岩体稳定性智能辨识模型

4．1 人工神经网络

4．1．1 人工神经网络介绍

4．1．2 人工神经元模型

4．1．3 神经网络结构及学习

4．2 BP神经网络与混沌优化

4．2．1 BP神经网络介绍

4．2．2 BP网络的学习算法

4．2．3 混沌优化

4．3 寺庄矿区矿岩稳定性智能辨识

4．3．1 智能辨识模型的建立

4．3．2 智能辨识模型的检验

4．3．3 寺庄矿区矿岩稳定性预测分析

4．4 本章小结

第五章 不同岩体质量下进路采场结构参数优化

5．1 有限元软件ANSYS简介

5．1．1 有限元法概述

5．1．2 ANSYS分析过程

5．2 寺庄矿区开采方法

5．3 寺庄矿区采场结构参数数值模拟

5．3．1 寺庄矿区不同岩体质量力学参数的确定

5．3．2 模拟计算方案的确定

5．3．3 建立模拟计算模型

5．4 模拟计算结果分析

5．4．1 第一主应力分布分析

5．4．2 第三主应力分布分析

5．4．3 单元最大应变能分析

5．4．4 综合评价

5．4．5 实际应用

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参加的科研项目及获得的奖励