南非Dilokong铬矿采矿方法选择及采场结构参数优化

摘要

南非Dilokong铬矿矿体平均厚度2m，倾角平均10°。矿山现开采的LG6矿层厚度约1.0～1.2m，被厚度约0.5～0.6m的辉岩覆盖，辉岩上部约有厚度约0.5m的LG6a铬矿层，呈典型的多层缓倾斜薄矿体特征。在其矿体回采过程中，因采矿方法不合理，未对LG6a进行回采，造成矿石资源大量损失;因其采场结构参数的不合理，导致地压活动频繁，采场出现了较为严重的变形破坏。因此基于合理采场结构参数的采矿方案设计对于矿山下阶段回采极为重要。本文在工程地质调查及岩石力学实验的基础上，应用理论分析及数值模拟试验相结合的方式，对Dilokong铬矿进行了采矿方法选择及采场结构参数优化。
　　(1)开展了工程地质调查工作，掌握了矿体赋存的地质条件及岩体的质量等级，并通过岩石力学实验获得了矿岩物理力学参数。
　　(2)以影响采矿方法选择的因素作为评价指标，运用模糊数学综合评判法优选出适合Dilokong矿开采的最佳采矿方法为倒台阶沿走向推进全面房柱法。
　　(3)结合模拟问题的特点对与模型建立的相关方面进行了分析，包括结构参数的确定、模型的合理范围及边界条件的拟合等，并在此基础上建立数值模型及计算方案。
　　(4)对采场的失稳形式及机理进行了阐述，并通过分析目前常用的实测数据、岩石强度理论、容许位移量判据、塑性区判据，提出了采场岩体工程的破坏判据。
　　(5)结合采场失稳机理及失稳破坏判据对各方案FLAC3D数值模拟结果进行分析，得到采场暴露面积在1300m2时，采场结构参数最佳，即矿房长度50m、矿房跨度26m、点柱尺寸5m×5m、点柱间距4m。并设计了适用于Dilokong缓薄特征矿体的采矿方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 缓薄矿体采矿方法研究现状

1．2．2 采场结构参数优化研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．3．1 Dilokong铬矿工程地质调查

1．3．2 Dilokong铬矿采矿方法选择

1．3．3 Dilokong铬矿采场结构参数优化

1．4 研究的技术路线

1．4．1 工程地质调查及岩石力学实验

1．4．2 模糊数学分析

1．4．3 数值模拟分析

第2章 Dilokong铬矿工程地质调查

2．1 工程概况

2．2 地质概况

2．3 矿体赋存概况

2．4 节理调查分析

2．4．1 节理调查主要内容

2．4．2 节理调查结果及分析

2．5 岩体质量分级

2．5．1 工程岩体分级标准

2．5．2 岩体地质力学RMR分类

2．5．3 岩体质量指标Q分类

2．5．4 工程岩体评价结果与采场参数初步确定

2．6 岩体力学参数确定

2．7 本章小结

第3章 Dilokong铬矿采矿方法选择

3．1 矿山开采现状

3．2 采矿方法选择

3．2．1 采矿方法确定的原则

3．2．2 倒台阶沿走向推进全面房柱法

3．2．3 盘区组合机械化房柱法

3．2．4 液压支护长壁崩落法

3．3 采矿方法的确定

3．3．1 采矿方法选择的方法

3．3．2 模糊数学目标决策的优势

3．3．3 基于模糊数学目标决策的采矿方法确定

3．4 本章小结

第4章 Dilokong铬矿采场数值模拟模型

4．1 模型建立分析

4．1．1 初始应力

4．1．2 空区顶板

4．1．3 矿房跨度

4．1．4 矿柱尺寸

4．1．5 采场暴露面积

4．2 数值模拟软件

4．2．1 ANSYS软件模型创建和网格划分

4．2．2 FLAC3D软件数值模型分析

4．3 数值模型的建立

4．3．1 数值模型基本假设及简化

4．3．2 模型边界范围的确定

4．3．3 计算方案与建立模型

4．3．4 岩体力学参数

4．3．5 模型边界条件确定

4．3．6 计算区域内地应力拟合

4．3．7 计算破坏准则选取

4．3．8 模拟回采过程

4．4 本章小结

第5章 数值模拟计算结果及采矿方案设计

5．1 采场失稳机理及失稳判据

5．1．1 采场失稳机理

5．1．2 采场岩体失稳判据

5．2 采场结构参数优化

5．2．1 采场暴露面积

5．2．2 点柱参数确定

5．3 采矿方案设计

5．3．1 采场布置

5．3．2 采准切割

5．3．3 回采工艺

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

作者简介