焦家金矿锚索支护扩大进路安全技术研究

摘要

焦家金矿经过多年开采,目前主要存在上向进路充填法进路规格小、生产效率低、回采安全性差的问题,为了解决这一重大生产技术难题,查阅大量国内外相关文献,结合焦家金矿实际情况,提出锚索支护扩大进路规格的方法。运用数值模拟的方法对直接扩大进路规格和在锚索支护的情况下扩大进路规格进行稳定性分析,论证进路可以扩大的规格及可行性。选定试验采场进行现场工业试验,并对试验结果进行总结、分析。提出一种基于AHP和模糊综合评价相结合的方法对进路扩大后的采场顶板进行安全评价,保证矿山安全、经济、高效回采。完成的主要研究成果和结论如下:
　　 1)经过详细的调查分析,查阅国内外相关参考文献,提出了锚索支护扩大进路规格的方法,在保证安全回采的同时,提高矿山生产效率。
　　 2)运用数值模拟软件ANSYS对直接扩大进路规格和在锚索支护的情况下扩大进路规格分别进行稳定性分析。结果显示,一步回采时顶板稳定性都较好。二步回采时扩大进路跨度为3.5m时,顶板抗拉安全系数分别为1.34和2.77;进路跨度为4m时,顶板抗拉安全系数分别为0.75和1.63。对比可以看出锚索支护后,顶板抗拉安全系数有了明显提高,顶板稳定性好。因此,可在锚索支护的前提下将进路规格扩大为4m。
　　 3)选取-270中段81124采场为试验采场,进行锚索支护扩大进路规格现场工业试验。对施工锚索进行拉拔力检测,得出拉力符合设计要求,施工质量较好。经过统计,进路规格扩大后,回采效率和采场生产能力提高30％以上,为矿山每年多带来15万t矿石的利润,经济效益十分明显。
　　 4)利用AHP和模糊综合评价相结合的方法对采场顶板稳定性进行安全评价,层次分析法确定各评价指标因素的权重向量W,用模糊综合评价法得出综合评判向量庐B=[0.00040.76070.22080.01150.0067],据最大隶属度原则可知进路扩大后采场顶板较稳定,取得较好效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究意义

1.2 国内外巷道支护研究现状

1.2.1 锚杆支护国内外发展现状

1.2.2 锚索支护国内外发展概述

1.3 本文主要研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究思路和技术路线

第二章 焦家金矿工程地质及开采技术条件概况

2.1 地理位置、交通和区域条件

2.2 矿区地质概况

2.2.1 地层

2.2.2 构造

2.2.3 矿体及蚀变带地质特征

2.3 水文地质特征

2.3.1 地表水系

2.3.2 岩层水文地质特征

2.4 现有采矿方法

2.4.1 上向水平分层充填采矿法

2.4.2 机械化上向水平分层进路充填采矿法

2.4.3 下向分层进路充填采矿法

第三章 锚索支护扩大进路方案研究

3.1 当前上向进路规格扩大稳定性分析

3.1.1 有限元分析软件ANSYS简介

3.1.2 实体模型的构建及计算方案

3.1.3 数值模拟结果及稳定性分析

3.1.4 小结

3.2 长锚索护顶上向进路规格扩大可行性论证

3.2.1 锚索支护理论

3.2.2 锚索支护设计原则

3.2.3 锚索支护参数的确定方法

3.2.4 锚索体与注浆体界面的锚固力的确定方法

3.2.5 锚索支护条件下扩大进路回采稳定性分析

3.2.6 小结

3.3 本章小结

第四章 锚索支护设计方案及现场工业试验

4.1 试验采场基本情况

4.1.1 开采技术条件

4.1.2 采准、切割与回采工艺

4.2 长锚索支护设计方案

4.2.1 锚索选择及注浆体

4.2.2 锚索支护参数确定

4.3 现场工业试验

4.3.1 锚索钻孔施工顺序

4.3.2 锚索支护施工工艺

4.3.3 锚索施工过程中各项指标统计

4.3.4 锚索支护转层进路扩大方案及锚索承载性能测试

4.3.5 经济效益分析

4.4 本章小结

第五章 基于AHP和模糊综合评价的采场顶板安全评价

5.1 AHP和模糊综合评价法步骤

5.1.1 AHP确定指标权重

5.1.2 模糊综合评价

5.2 构建采场顶板安全评价指标体系

5.3 进路扩大后采场项板稳定性评价

5.3.1 建立因素集U、评判集V

5.3.2 确定指标权重

5.3.3 隶属矩阵R的确定

5.3.4 确定采场顶板稳定性级别

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果