大爆破采场开采数值模拟分析及回采指标可视化计算

摘要

本文针对凡口铅锌矿大爆破采场的生产实际,运用数值分析方法、采空区三维探测技术和计算机三维建模技术,采用数值分析软件FLAC3D、空场精密探测系统CMS和大型三维建模软件SURPAC等数字化研究工具,结合“凡口铅锌矿采场空区三维探测及回采指标可视化计算”科研课题,开展了大爆破采场开采数值分析及回采指标可视化计算研究,主要研究内容如下:
　　 (1)采用SURPAC和FLAC3D组合建模技术,构建了矿柱采场回采数值分析模型。对采场回采过程进行三维数值模拟研究,分析了回采过程中采场周边充填体的破坏情况,实现了回采过程对周边充填体破坏情况的预测,为进一步改进大爆破工艺、降低回采指标和提高回采质量提供技术支持。
　　 (2)采用CMS探测技术,完成了凡口铅锌矿十六个大爆破采场空区的三维探测,有效地突破了凡口矿运用传统测量手段难以实现对大爆破采场空区进行精确测量的瓶颈,建立了采空区三维模型,实现了大爆破采场空区三维可视化。以此基础,运用凡口铅锌矿采场地质和爆破设计资料构建出了回采指标可视化计算所需的相关模型,为后续回采指标可视化计算奠定基础。
　　 (3)针对凡口铅锌矿大爆破矿柱采场的开采特点,以采空区实测模型与采场相关三维模型为基础,计算得到矿柱采场的贫化率和损失率等回采指标,实现了凡口矿大爆破矿柱采场回采指标的可视化计算,通过对比矿柱回采指标计算结果与回采数值分析结果,表明开展矿柱采场回采过程数值分析研究,对周边充填体破坏情况进行预测的方法是可行的,这对改进矿柱采场回采工艺,提高采场开采质量具有现实意义。
　　 (4)针对凡口铅锌矿大爆破矿房采场的开采特点,以采空区实测模型与采场相关三维模型为基础,计算得到矿房采场贫化率和损失率等回采指标,实现了凡口矿大爆破矿房采场回采指标的可视化计算,对比分析了大爆破矿房采场和矿柱采场回采指标可视化计算的差异。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题由来、研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 采空区探测及模型构建研究现状

1.2.2 采场回采指标计算研究现状

1.2.3 采场回采数值分析研究现状

1.3 主要研究内容与技术思路

1.3.1 研究内容和方法

1.3.2 研究技术路线

1.4 本章小结

第二章 大爆破采场回采数值分析

2.1 采场回采数值分析方法

2.1.1 FLAC3D基本原理与特征

2.1.2 数值计算方法

2.2 数值模型构建

2.2.1 前处理模型构建

2.2.2 FLAC3D数值计算模型

2.2.3 本构模型

2.2.4 力学参数确定

2.2.5 初始应力和边界条件

2.2.6 监测点布置

2.3 结果与分析

2.3.1 应力分析

2.3.2 位移分析

2.3.3 塑性区分析

2.4 本章小结

第三章 采场空区探测与模型构建

3.1 采场空区三维探测及模型构建

3.1.1 CMS系统工作基本原理

3.1.2 采场空区三维探测及模型构建方法

3.1.3 探测空区分布

3.2 采场回采指标可视化计算相关模型构建

3.2.1 采场概况

3.2.2 采场地质矿界的确定

3.2.3 下部硐室模型构建

3.2.4 充填体边界面模型构建

3.2.5 采场矿界面模型构建

3.2.6 采场中部夹石模型构建

3.2.7 切割天井模型构建

3.2.8 回采设计单元模型构建

3.3 本章小结

第四章 矿柱采场回采指标可视化计算

4.1 矿柱回采指标可视化计算方法

4.1.1 矿柱采场回采指标计算基本思路

4.1.2 矿柱采场回采总体积计算

4.1.3 矿柱采场空区内存留量计算

4.1.4 矿柱采场采下废石量计算

4.1.5 矿柱采场采下充填体量计算

4.1.6 矿柱采场采下纯矿石量计算

4.1.7 矿柱采场欠挖矿石量计算

4.1.8 矿柱采场回采总量计算

4.1.9 矿柱采场回采损失率和贫化率计算

4.1.10 矿柱采场采场回采指标汇总

4.2 数值模拟分析结果验证分析

4.3 矿柱采场回采指标结果

4.4 本章小结

第五章 矿房采场回采指标可视化计算

5.1 矿房回采指标可视化计算方法

5.1.1 矿房采场回采指标计算基本思路

5.1.2 矿房采场空区模型和回采指标可视化计算相关模型构建

5.1.3 矿房采场回采总体积计算

5.1.4 矿房采场空区内存留量计算

5.1.5 矿房采场采下废石量计算

5.1.6 矿房采场超挖矿石量计算

5.1.7 矿房采场欠挖矿石量计算

5.1.8 矿房采场采下纯矿石量计算

5.1.9 矿房采场回采总量计算

5.1.10 矿房采场回采损失率和贫化率计算

5.1.11 矿房采场采场回采指标汇总

5.2 矿房采场回采指标结果

5.3 矿房与矿柱采场回采指标计算差异分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要结论

6.2 本文的主要创新点

6.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要科研成果