马坑铁矿中矿段爆破振动影响下采空区稳定性研究

摘要

随着我国对各种地下矿产资源的大量开采,未及时、妥善处理的采空区随之越来越多,而采空区带来的地质灾害也越来越严重,给企业和社会造成了巨大的经济损失。本文结合“福建马坑铁矿地压监测与空区处理技术研究”课题,对马坑铁矿一期技改延深(扩建)工程形成的采空区在爆破振动影响下的稳定性进行了研究,对矿山轻重缓急地处理采空区提供了一定的理论依据。本文针对此做了如下研究:
　　(1)有针对性地对研究区域内的采空区进行现状调查,包括空区的形态、顶(底)板暴露面积、体积、跨度、赋存状况等。同时,对空区围岩及矿柱的损伤破坏情况等进行统计调查。准确掌握了采空区的现状,为现场爆破振动试验、采空区数值计算模型的建立和空区危险度的模糊综合评价等提供了现实依据。
　　(2)设计并实施了384m分段采空区的爆破振动监测方案,并对监测到的岩体振速等数据进行了统计回归分析,得到了爆破测振区域在当前采用的中深孔爆破方法和爆破方式上的爆破地震波衰减规律。
　　(3)在对现场爆破振动监测分析的基础上,首先,建立了爆破振动的动态应力比评价体系,预测出了岩体开始损伤破坏的动态应力比拐点值为0.0630,并结合实测数据对空区矿柱和底板进行了稳定性评价;其次,引入巷道“抗力”的概念,并采用综合系数法对测振区域内的采空区周边巷道进行了稳定性评价,并确定出了该区域内巷道安全距离为15m时的采场中深孔爆破的单段最大起爆药量为366kg。
　　(4)根据采空区现状调查的结果,建立了比较符合实情及合理的采空区FLAC3D计算模型。对采空区模型在自重应力场下和爆破振动动荷载两种情形下分别进行了数值模拟计算,并从应力、位移和塑性区分布规律3方面进行了采空区稳定性的综合分析,得到了采空区在自重影响下的稳定性状况以及在爆破振动动荷载作用下的动态响应情况。
　　(5)总结并简要分析了影响马坑铁矿采空区危险度的20项因素,提出了空区危险度的分级,在此基础上建立了采空区在爆破振动影响下的危险度二级模糊综合评价模型,并对选取出的23个采空区进行了评价,确定出了各采空区的危险度等级,评价结果与现场空区调查情况大致吻合,并对中矿段塌陷漏斗下方空区的处理方法提出了相关建议。

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第一章 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、研究方法及技术路线

第二章 矿山地质及空区现状

2.1 矿区地质

2.2 矿床地质

2.3 水文地质条件

2.4 开采现状及采矿方法

2.5 采空区现状

第三章 采空区爆破振动现场监测及分析

3.1 爆破地震波的基本参数

3.2 爆破振动测试内容与原理

3.3 爆破振动现场测试

3.4 空区爆破振动动态应力比评价

3.5 空区周边巷道安全状况的评价

3.6 本章小结

第四章 爆破振动下采空区稳定性的数值模拟研究

4.1 数值模拟软件的选取

4.2 采空区稳定性数值模拟方案的确定

4.3 计算结果分析

4.4 本章小结

第五章 采空区危险度的模糊综合评价

5.1 采空区危险度影响因素

5.2 模糊综合评价法

5.3 采空区危险度的模糊综合评价步骤

5.4 空区处理方法的选择

5.5 本章小结

第六章 全文总结及展望

6.1 本文的主要研究成果

6.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

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