基于采场稳定性分析的二步骤矿房回采方法及回采方案研究

摘要

在现有的技术条件下，矿石的获取主要还是来源于地下矿体的开采。充填是处理采空区的重要手段，随着时间的推移，充填体不断聚集增多，难免出现一些难回采矿体。对井下人员安全及安全产生极大隐患，经济效益下降。本文以安庆铜矿东五采场为工程背景，安庆铜矿1号矿体东五采场周围被充填体所包围，是一个典型的二步骤难回采矿体。采用失稳机理分析，现场监测分析及数值计算分析等手段进行研究，对其开采效应进行研究，并有针对性的优选采矿方法及跟踪评价。本文主要研究内容及成果如下：
　　结合矿山的水文地质资料及现场考察取样，了解矿区内的岩石属性分类。现场取样进行岩石力学参数实验，综合胡克布朗法及经验折减法对实验数据进行工程化处理，进一步得到相应的岩体力学参数。
　　结合安庆铜矿东五采场失稳的现场情况及充填体下周边围岩的特殊应力分布情况，使用冒落失稳机理、岩爆理论及基于模糊物元岩爆倾向分析等，进行失稳机理研究。揭示了引起岩爆的诱因具有多样性，其中上盘围岩破碎，周边充填体聚集，二次应力集中，VCR大爆破能量释放量级大，是导致岩体失稳的主要因素。
　　通过分析现有的二次应力、位移监测等监测数据。可知，受往年周边一步骤矿房回采的影响，使得安庆铜矿东五采场的上盘围岩出现应力集中现象。同时地质雷达的探测数据表明，采场的上盘围岩内部出现不同程度的破碎，严重影响了回采的安全性。但是从总体上看，控制爆破量级及暴露空间面积，可以有效的降低失稳现象发生。
　　利用FLAC数值模拟，对开采效应进行研究。同时对采场的参数进行详细的论证，兼顾安全与经济效益得出采场分两步骤回采，一步骤回采宽度20m，采用胶结充填，二步骤采场宽度63m采用全尾砂胶结充填方案。
　　结合理论和监测数据分析的结果，针对东五采场被充填体包围且上盘破碎，应力集中等特点，对采矿方法进行了优选，本着安全第一，兼顾经济的前提下，在上向中深孔嗣后充填、下向深孔嗣后充填及上向分层充填三种回采方法中，得出最佳回采方法为上向分层充填回采。
　　对本采矿方法在矿山实践进行了跟踪评价，东五采场实现了安全回采，矿石回收率达到86％，矿石损失率17%，贫化率8%，且周边充填体处于稳定状态，没有发生大的失稳事件，取得了良好的经济效益。

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第一章 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、方法和技术路线

第二章 工程地质概况

2.1 矿区工程概况

2.2 岩石力学参数试验

2.3 岩体力学参数

2.4 本章小结

第三章 东五采场现场监测与分析

3.1 监测目的和方法

3.2 二次应力监测

3.3 围岩变形监测

3.4 探地雷达无损探测

3.5 本章小结

第四章 采场失稳机理及岩爆倾向分析

4.1 采场冒落失稳机理研究

4.2 采场岩爆机理研究

4.3 基于模糊物元岩爆倾向分析

4.4 本章小结

第五章 开采效应数值分析及方案优选

5.1 建模与相关约定

5.2 数值模拟方案的确定

5.3 经济分析

5.4 方案选择

5.5 本章小结

第六章 采矿方法优选及工程验证

6.1 开采方案优选

6.2 采准和切割工作

6.3 凿岩爆破

6.4 通风

6.5 回采技术指标

6.6 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