迤纳厂铁铜矿东方红矿段采空区稳定性分析及治理

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作者何泽正
来源昆明理工大学
出版年2021
摘要
随着社会的快速发展,矿产资源的消耗也在与日俱增。当矿石被采出,采矿活动破坏了原有的地应力平衡,使采空区周围的应力重新分布,在这个过程中如果重分布后的应力超过了围岩所能承受的极限,采空区就会发生冒落甚至坍塌,对于矿山安全是一个巨大的威胁。本文以武定县迤纳厂铁铜矿东方红矿段采空区为研究对象,该矿山由于开采年限长,开采所形成的采空区至今尚未得到有效治理,采空区的存在对于矿山来说始终是一个安全隐患,因此亟需对采空区进行稳定性分析,并制定经济有效的治理方案,为矿山的安全生产保驾护航。本文针对迤纳厂铁铜矿东方红矿段采空区现状,对该矿段的采空区稳定性展开分析,本文主要从以下几个方面开展研究:(1)通过对采空区的实地调查,收集整理相关资料,调查结果显示该矿段遗留下的采空区存在年限长,采空区整体目前处于稳定状态,但是采空区的下部仍有采矿活动,采空区的稳定性会受到干扰。(2)通过博弈论-云模型采空区稳定性判别模型、尖点突变理论对采空区的稳定性进行多角度的分析与探讨,最终通过博弈论-云模型采空区稳定性判别模型分析得到矿段内的5个采空区处于基本稳定状态;通尖点突变理论计算得到采空区顶板-矿柱系统处于稳定的状态,说明采空区处于安全状态。(3)根据采空区的空间赋存状态,运用MIDAS建立采空区数值模拟分析模型,采用Flac3D进行数值模拟运算,对矿体开挖后采空区的应力场、位移场以及地表沉降展开分析。分析结果表明当矿石被采出后采空区仍处于稳定状态,地表沉降不明显,对地表危害较小。(4)结合判别模型分析、理论计算、数值模拟三者的结果,分析表明,当矿体被采出后,采空区地表的最大沉降约为6毫米,对地表影响较小,采空区处于稳定的状态。但采空区暴露时间长存在冒落的风险,本文对采空区可能发生的冒落危害进行了分析,最终提出了采用崩落围岩处理空区、已有矿柱支撑空区和隔离封闭采空区三种方法综合治理的方式,为矿山提出了一个经济有效的采空区治理方案。

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