房柱法地压处理及人工矿柱结构参数研究

摘要

本文主要针对某金矿房柱法开采造成的地压问题以及人工矿柱代替原生矿柱回采的采场结构参数进行研究,主要研究内容如下:
　　(1)通过现场地质调查及采空区分布规律统计,掌握了矿体赋存条件、采空区分布特点和结构面特征,利用综合评价法对目前采空区稳定性进行分析,并结合现场顶板位移、矿柱应力以及岩体声发射等监测手段,分析判断采空区的地压变化。
　　(2)建立三维数值模型,分析深部矿体回采对采空区稳定性的影响。随着矿体的不断回采,采空区体积及暴露面积不断增大,易造成空区顶板发生冒落、井筒出现错动、地表发生塌陷,导致采空区大面积的贯通,而引起大规模的地压灾害,给矿山的安全生产带来巨大的隐患。提出了采用充填空区形成应力隔离带的方法处理采空区,并从充填效果、充填成本等方面综合考虑,得出最佳的充填区域。
　　(3)结合人工矿柱的变形监测分析结果,研究胶结充填体人工矿柱的力学承载机理,结果表明深部采场人工矿柱主要承受开挖所引起的塑性区内岩体的重量与矿柱自重之和。针对房柱法顶板围岩的破坏机理,利用Bieniawski矿柱强度理论公式对深部采场结构参数进行计算,得出各中段采场结构参数。
　　(4)利用FLAC3D有限差分软件模拟深部矿体回采时,采场稳定性的动态变化,进一步验证采场结构参数的合理性。
　　(5)通过尖点突变理论建立矿柱的突变模型,得出矿柱发生失稳破坏的判据,以及发生失稳时其变形突跳量和能量释放量。

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目录

第一章 绪 论

1.1 课题的来源及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及目标

1.4 研究方案

第二章 采空区稳定性研究

2.1 概述

2.2 矿床特征及采空区分布特征

2.3 采空区稳定性分析

2.4 采空区监测

2.5 采空区稳定性数值模拟

2.6 本章小结

第三章 人工矿柱结构参数研究

3.1 概述

3.2 人工矿柱力学特征

3.3 矿房宽度

3.4 人工矿柱宽度

3.5 本章小结

第四章 深部开采数值模拟

4.1 概述

4.2 模型建立

4.3 模拟结果及其分析

4.4 本章小结

第五章 基于突变理论的采场稳定性分析

5.1 概述

5.2 尖点突变模型

5.3 工程实例

第六章 结论与展望

6.1 全文结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果