大宝山地下采空区稳定性分析及处理技术

摘要

本文针对大宝山矿业有限公司铜业分公司地下开采过程中采用空场法所形成的大量未处理的采空区稳定性进行了系统深入的研究，根据大宝山矿业有限公司井下开采技术条件及2[＃]斜井井底车场附近采空区分布特点，选择合适的充填材料和充填工艺技术并进行充填制备系统设计，从根本上消除已有采空区对2[＃]斜井井底车场的安全威胁，并为新增采空区的及时处理提供技术和系统保障。主要内容如下： 1.根据现场技术部门提供的资料以及在对走向长度近2000m开采范围的地下采空区大量现场调查的基础上，通过统计分析，得出了采空区在各个中段的分布密度、采空区的几何尺寸、采空区的空间形态以及采空区群的分布状况： 2.分析了地下采空区岩体材料与结构失稳的非线性特征和岩层运动的非线性机制。研究成果表明：非线性动力学是一种能正确认识、分析、合理解释岩层运动失稳机制的原理和方法，对采空区围岩动力失稳研究与应用有重大意义；确定性混沌对于不呈现内在随机性系统中的不规则和异常现象提供了一个引人注目的解释。非线性混沌理论和现实世界之间最直接的联结就是用非线性动力学深入研究岩层运动过程中的非线性动力学特征，可能是解决采空区围岩失稳问题的新途径： 3.岩体变形及运动过程的模拟是一个全过程的动态数值模拟问题，而岩体从微小变形发展演化到破坏，是一个复杂的动力学过程，是一个变形量从量变的累积到质变的发生过程，这两个过程目前还不能用完全的数学力学模型(本构关系)来表达，对于小变形的描述可采用基于刚性块体模型或可变形块体模型的离散单兀以及非连续变形理论(DDA)。特别是近年来发展起来的ANSYS程序能够模拟岩体从小变形到大变形以及破坏过程，是一种很有效的数值计算手段，本文利用ANsYS分析软件对采空区危险度高的3[＃]，6[＃]采空区的稳定性进行了三维计算，得出破坏的主要部位，与现实情况一致，为大宝山地下采空区监控和治理提供了主要的理论依据和技术指导 4.针对不同级别危险度的采空区分别提出具体的技术可行、经济合理的处理措施，并进行了．块石非胶结充填系统设计和全尾砂非胶结与胶结充填管道输送计算及系统方案设计，并从根本上解决大宝山井下采空区的危害。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

第二章矿山基本情况

第三章非线性有限元分析法

第四章大宝山地下采空区稳定性分析

第五章大宝山地下采空区处理方法

第六章全尾砂充填系统设计

第七章全文总结

参考文献

致谢

攻读该学位期间主要业绩