破碎矿体采场底部结构稳定性分析及控制技术研究

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作者王小林
来源西安建筑科技大学
出版年2017
摘要
矿产资源是国民经济发展的重要支柱,即便当前我国经济增长速度有所放缓,但对矿产资源的需求量仍保持在较高水平。在此背景下,除了品位高、开采条件好的矿床,矿体破碎的这类复杂难采矿床也陆续投入开采。由于矿体破碎、自稳能力差,布置在矿体中的采切工程很容易在地应力和开采扰动的双重作用下失稳、破坏,轻则使采场生产暂停,重则使采场报废矿石无法运出,造成资源浪费。陕西省略阳县徐家沟铜矿矿体破碎,采用阶段留矿崩落法进行回采,采场底部结构巷道底鼓和帮鼓严重,影响矿山生产效率。论文以此为工程背景,通过工程地质调查、岩石力学实验、理论分析、FLAC3D数值模拟和相似物理实验等方法,研究了破碎矿体采场底部结构的稳定性及控制技术,主要包括:通过现场工程地质调查和RMR岩体质量分类方法,对徐家沟铜矿岩体质量进行了分类和评价。通过岩石力学实验获得徐家沟铜矿岩体的物理力学参数,对岩体的膨胀性进行了分类。通过理论分析和数值模拟,从岩体性质、地应力分布、巷道断面形状和支护条件等方面研究了徐家沟铜矿采场底部结构巷道底鼓和帮鼓的机理,提出了控制巷道底鼓和帮鼓的技术思路。通过数值模拟和室内相似物理实验,对影响采场底部结构稳定性的交岔点开挖顺序、出矿巷道间距、出矿巷道布置形式和开挖顺序等进行了优化。在优化巷道断面的基础上,通过分析现有支护方式存在的问题和各种支护方式的作用机理,提出控制巷道底鼓和帮鼓的“喷锚网+全断面钢架+架后袋装充填圈”联合支护形式,通过理论计算和工程类比确定了支护参数并进行了数值模拟。

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