深部地压分析及安全开采顺序研究

摘要

凡口铅锌矿经长期高强度开采现已进入深部开采阶段，随着生产规模的不断扩大，深部地压日益突显，采场突然冒落、片帮等现象逐渐增多。为有效地缓解深部地压的影响，实现安全开采，本文针对凡口铅锌矿所面临的深部高应力场硬岩矿体开采工程实际，综合运用现场调查、试验研究和数值模拟的方法，开展深部矿体工程地质调查、深部地压显现宏观调查、矿岩物理力学试验、地应力场反演和分析以及深部安全开采顺序优化等研究，获得了矿山深部矿岩物理力学性质，揭示了深部地应力分布特征，提出了深部地压控制策略，优化确定了有利于地压控制的深部矿体整体安全开采顺序。论文的主要研究内容及成果如下:
　　(1)开展了凡口铅锌矿深部矿体区域工程地质调查和地压显现的宏观调查，查明了深部矿体区域工程地质特征和水文地质特征，确定了矿山深部地压活动的主要特点及表现形式，得出了目前矿区地压活动主要表现为局部脆性破坏，即深部矿岩体仍未表现出流变特性的结论。并根据调查结果提出了深部地压控制策略，为开展深部矿岩物理力学性质试验研究和深部安全开采顺序优化研究奠定了基础。
　　(2)开展了深部矿岩物理力学性质的试验研究，获得了深部主要岩性的岩块物理力学参数。综合运用M.Georgi法、费森科法和Hoek-Brown法进行了深部岩体力学参数的计算，得到了矿区深部主要岩体的力学性能参数。
　　(3)在运用三维地质建模软件SURPAC构建深部矿体三维可视化模型，并采用SURPAC-FLAC3D数据转换技术建立起矿区三维数值分析模型的基础上，开展了凡口铅锌矿深部地应力场的反演分析研究，揭示了深部地应力场的三维分布特征，确定了深部高应力区分布情况，为深部矿体安全开采提供了可靠的技术支持。
　　(4)运用数值模拟技术开展了深部矿体安全开采顺序优化研究，在获取并对比分析深部岩体工程力学响应特征的基础上，优化确定了矿山深部各阶段间整体安全开采顺序和阶段内的安全开采顺序。
　　研究成果对有效地缓解凡口铅锌矿深部开采地压的影响，实现深部矿床安全开采具有现实意义和工程应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的由来及其研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 矿区地压分析研究现状

1．2．2 地应力场反演分析研究现状

1．2．3 矿山开采顺序研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．4 本章小结

2 矿区深部地压显现宏观调查分析及控制策略

2．1 深部工程地质与水文地质

2．1．1 工程地质

2．1．2 水文地质

2．1．3 构造情况

2．2 深部矿体赋存情况

2．2．1 深部矿体概况

2．2．2 深部矿体三维实体模型

2．2．3 地压分析范围圈定

2．3 深部地压显现宏观调查及分析

2．3．1 地压显现调查

2．3．2 地压显现原因分析

2．4 深部地压控制策略

2．5 本章小结

3 深部矿岩物理力学性质试验研究

3．1 岩样采集及加工处理

3．2 岩块物理力学试验测试

3．2．1 试样物理性质

3．2．2 单轴抗压强度试验

3．2．3 单轴压缩变形试验

3．2．4 抗拉强度试验

3．2．5 抗剪断试验

3．3 试验测试结果分析

3．4 深部矿岩岩体力学参数确定

3．4．1 岩体力学参数折算方法

3．4．2 基于RMR法的岩体质量评价

3．4．3 岩石力学参数的工程处理

3．5 本章小结

4 基于真三维数值模型的地应力场回归反演分析

4．1 矿区真三维数值模型构建

4．1．1 矿区地学模型构建

4．1．2 矿区块体模型的建立

4．1．3 数值分析模型的建立

4．2 矿区断层模拟处理

4．3 矿区地应力测量换算

4．4 矿区初始地应力场反演

4．4．1 自重应力场反演

4．4．2 构造应力场反演

4．4．3 矿区初始地应力场反演

4．5 矿区地应力场分析

4．5．1 矿区初始地应力场分析

4．5．2 矿区现存地应力场分析

4．6 本章小结

5 深部整体安全开采顺序优化研究

5．1 采矿方法及采场结构分析

5．1．1 采矿方法现状分析

5．1．2 矿块布置及参数

5．2 深部开采顺序确定原则及目标

5．3 深部整体开采顺序

5．3．1 矿区深部中段内开采顺序

5．3．2 矿区深部中段间开采顺序

5．4 本章小结

6 全文结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要科研成果及获奖

致谢