【摘要】：深部開采是礦山發(fā)展的方向。隨著開采深度的增加,高溫、高壓、高應(yīng)力逐漸增強(qiáng),極易誘發(fā)頂板開裂、圍巖冒落、覆巖滑移等一系列地質(zhì)災(zāi)害事故,造成重大人員傷害及經(jīng)濟(jì)損失。充分利用巖體拱架自承載能力,可以提高深部開采空區(qū)穩(wěn)定性,降低開采成本。因此,開展該領(lǐng)域理論與關(guān)鍵技術(shù)研究,具有十分重要的意義。論文以某大型礦山深部開采采空區(qū)為研究對(duì)象,基于拱架效應(yīng)及安全系數(shù)理論,采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、位移監(jiān)測(cè)及工程驗(yàn)證等方法,研究深部高應(yīng)力條件下,采空區(qū)拱架效應(yīng)與采場(chǎng)結(jié)構(gòu)尺寸相依性問題。論文主要工作如下:(1)在研究拱形結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論與方法的基礎(chǔ)上,包括兩鉸拱、三鉸拱與無鉸拱的力學(xué)模型及內(nèi)力分析方法等,結(jié)合某大型銅礦山地下深部開采復(fù)雜環(huán)境,詳細(xì)研究了影響采空區(qū)拱架效應(yīng)的內(nèi)部因素、外部因素及主控因素等。最終選取適合該礦山的拱形結(jié)構(gòu)力學(xué)模型與分析方法。(2)提出了礦柱綜合安全系數(shù)計(jì)算方法。通過分析復(fù)雜荷載作用下均質(zhì)礦柱破壞過程,構(gòu)建礦柱力學(xué)模型,研究不同崩落體高度及礦柱尺寸情況下,綜合安全系數(shù)變化規(guī)律,確定礦柱合理回采尺寸,為采場(chǎng)布置提供依據(jù)。(3)在確定礦柱合理回采尺寸(礦柱間距及寬度)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建頂板無鉸拱力學(xué)模型,推導(dǎo)出礦柱間距及寬度與拱軸系數(shù)之間的關(guān)系式。研究礦柱間距及寬度隨著拱軸系數(shù)變化規(guī)律,揭示采空區(qū)拱架效應(yīng)與礦柱尺寸相依性,為礦山回采采空區(qū)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。(4)基于采空區(qū)拱架效應(yīng)與礦柱尺寸相依性及深部開采復(fù)雜環(huán)境,構(gòu)建巖體無鉸拱力學(xué)模型,推導(dǎo)出高應(yīng)力作用下,采場(chǎng)拱架效應(yīng)與采空區(qū)結(jié)構(gòu)尺寸(采場(chǎng)跨度、礦柱寬度)之間的關(guān)系式,并分析其內(nèi)生關(guān)系。研究成果為深部高應(yīng)力礦山采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、提高采空區(qū)本質(zhì)安全水平及提升金屬礦產(chǎn)資源回收率等,提供理論指導(dǎo),具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD325.3
【圖文】：

第一章 緒 論.1 研究背景及意義礦產(chǎn)資源具有不可再生性，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，隨著我國經(jīng)速發(fā)展，淺部礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量逐漸減少，部分礦山被迫轉(zhuǎn)向深部開采，隨之而來，深采過程中的高溫、高壓及高應(yīng)力等問題亟待解決[1-2]。由于深部礦體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)大于自重應(yīng)力場(chǎng)，造成構(gòu)造應(yīng)力問題突出，兩者應(yīng)力場(chǎng)疊增加了開采應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性。對(duì)比研究表明[3-4]，淺部開采過程中，巖體破前位移存在加速變形現(xiàn)象，破壞范圍限定在局部，但深部巖體破損之前無明顯變形，破壞范圍面積更廣，由此不斷誘發(fā)頂板開裂（圖 1-1）、圍巖冒落（圖 1-2）、覆巖等一系列地質(zhì)災(zāi)害事故，同時(shí)給地壓監(jiān)測(cè)帶來了難度。

第一章 緒 論.1 研究背景及意義礦產(chǎn)資源具有不可再生性，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，隨著我國經(jīng)速發(fā)展，淺部礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量逐漸減少，部分礦山被迫轉(zhuǎn)向深部開采，隨之而來，深采過程中的高溫、高壓及高應(yīng)力等問題亟待解決[1-2]。由于深部礦體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)大于自重應(yīng)力場(chǎng)，造成構(gòu)造應(yīng)力問題突出，兩者應(yīng)力場(chǎng)疊增加了開采應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性。對(duì)比研究表明[3-4]，淺部開采過程中，巖體破前位移存在加速變形現(xiàn)象，破壞范圍限定在局部，但深部巖體破損之前無明顯變形，破壞范圍面積更廣，由此不斷誘發(fā)頂板開裂（圖 1-1）、圍巖冒落（圖 1-2）、覆巖等一系列地質(zhì)災(zāi)害事故，同時(shí)給地壓監(jiān)測(cè)帶來了難度。

李夕兵等[21]（2010年）研究高靜載應(yīng)力作用下深部礦柱動(dòng)力擾動(dòng)力學(xué)響應(yīng)（圖1-3），借助有限差分法數(shù)值模擬軟件 FLAC3D分析了高應(yīng)力作用下深井礦柱動(dòng)力擾動(dòng)三維力學(xué)響應(yīng)，研究了初始靜力及動(dòng)力擾動(dòng)下礦柱巖體失穩(wěn)破壞效果，為深部開采時(shí)礦房、礦柱尺寸設(shè)計(jì)及爆破裝藥量提供技術(shù)參數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

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2 李棟;張琪昌;靳剛;王婧;;考慮拱效應(yīng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力分析[J];巖土力學(xué);2015年S2期

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本文編號(hào)：2786254