梅山铁矿上覆岩体塌陷与错动机理研究

摘要

梅山铁矿随着矿体开采深度的下移,地表塌陷面积越来越大,地压显现越来越明显,井下节理、裂隙、断层、巷道跨冒现象越来越严重;并且梅山铁矿受地下开采及地下水疏干因素的影响,在地表已产生数个不同时期、不同规模、不同原因的塌陷区和移动区.给矿山安全生产带来了一些不利因素.针对梅山铁矿存在的问题,该文将用三维有限元来分析梅山铁矿上覆岩体塌陷与错动机理,目的是利用工程技术手段计算出最大的应力集中区域,由此来决定放项的时间、地点及放顶量,以较佳的企业效益来确保矿山安全.首先,具体地分析了梅山铁矿的工程地质和水文地质的特性、工程地质的分区、分级情况以及矿岩物理力学性质.其次,重点收集了矿山开采以来的现状数据、并对开采过程中各个时期顶板冒落过程进行了重点分析.最后,利用计算机三维有限元分析,结合梅山铁矿矿体的实际形态,计算出位移变化、最大应力集中的边界值以及安全率,从而得出顶板冒落的基本规律,来确定梅山铁矿的放顶方式和放顶步距,对矿山的覆盖层进行有效控制.

目录

英文文摘

摘要

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究动态

1.3 研究的目的和意义

1.4 基本研究思路

2 矿山工程地质与水文地质

2.1 矿山工程地质

2.1.1矿区工程地质岩组及其特征

2.1.2结构面的工程地质特征

2.2 矿山水文地质

2.2.1梅山铁矿地下水类型与特征

2.2.2地下水埋藏条件

2.2.3矿坑井下水的运移特征

2.2.4水对岩体开挖稳定性的影响

2.3 矿山工程地质分级与分区

2.3.1稳定区

2.3.2较稳定区

2.3.3不稳定区

2.3.4极不稳定区

3 矿岩物理力学性质指标

3.1 矿区矿岩物理力学性质

3.2 点载荷强度试验

3.3 矿区膨胀岩石力学性能

4 矿山开采现状与顶板冒落规律研究

4.1 矿山开采现状

4.2 顶板冒落过程分析

4.2.1顶板处于稳定阶段

4.2.2顶板初始冒落阶段

4.2.3顶板大量冒落阶段

4.2.4地表塌陷阶段

4.3 梅山铁矿岩层移动参数（1999年）

5 三维有限元分析

5.1 计算模型

5.1.1计算模型

5.1.2计算参数

5.1.3地应力反演结果

5.2 计算成果整理及分析

5.2.1位移

5.2.2应力

5.2.3塑性区

5.2.4安全率

5.3 结果及分析

6 主要结论

图

鸣谢

参考文献