挂帮矿崩落法开采顶板破坏规律及地表岩移数值模拟研究

摘要

挂帮矿采用崩落法开采时，顶板及围岩的崩落过程、崩落机理、地表塌陷规律、岩层移动角的确定一直是国内外众多学者研究的热点问题。本文以四川某挂帮矿开采为工程背景，该矿西北帮巷道回采过程中历史上发生过片帮和冒顶。挂帮矿如何开采才能保证顶板安全冒落，以及如何保障采矿作业的安全是急需解决的问题。因此，本文利用MIDAS/GTS软件模拟并分析该挂帮矿崩落法开采时顶板的应力变化规律。研究结果表明:老顶先于直接顶发生破坏;且破坏形式为拉-塑复合破坏;老顶及直接项拉应力区面积以及老顶拉破坏区的面积随直接顶暴露面积增大而显著增大，而直接顶拉破坏区面积受暴露面积影响较小。强制崩落悬体及部分顶板拉破坏区后，顶板应力状况明显改善。此外，通过数值模拟并结合工程类比法对岩层移动角的确定进行研究。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 挂帮矿开采的实例

1．2 挂帮矿研究现状

1．2．1 挂帮矿开采方法的研究

1．2．2 挂帮矿开采安全稳定性研究

1，2．3 挂帮矿数值模拟的相关研究

1．3 课题的选取及研究意义

1．4 本文主要工作

2 矿区的工程地质与水文地质

2．1 区域地质简况

2．1．1 矿区地质

2．1．2 构造

2．2 矿带(矿体)地质特征

2．2．1 含矿岩相带

2．2．2 矿体赋存条件

2．3 矿床开采技术条件

2．3．1 矿床水文地质条件

2．3．2 矿床工程地质条件

2．3．3 矿床环境地质条件

2．4 设计采矿方法

2．4．1 开采范围

2．4．2 采矿方法

2．5 本章小结

3 矿山开采现状及地压活动情况

3．1 开采现状

3．2 地压活动情况

3．3 地压活动原因初析与初步对策

3．4 本章小结

4 工程岩体质量评价及岩体力学参数的确定

4．1 工程岩体质量评价

4．1．1 RQD值分级法

4．1．2 CSIR分级法

4．1．3 Q系统分级法

4．1．4 GSI分类法

4．2 岩体力学参数的研究

4．2．1 破坏准则

4．2．2 变形模量Em

4．2．3 抗剪强度参数

4．3 本章小结

5 数值模拟

5．1 分析目的

5．2 数值模拟分析模型

5．2．1 几何模型与模拟工况步骤

5．2．2 原岩应力场

5．2．3 强度准则

5．2．4 岩体力学参数

5．2．5 分析程序的特点

5．3 计算结果及分析

5．3．1 岩体拉应力变化规律研究

5．3．2 塑性区变化规律

5．3．3 岩层移动角的确定

5．4 本章小结

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果