對(duì)于露天地下聯(lián)合開采的礦山,露天與地下的開采會(huì)相互制約相互影響。地下開采爆破產(chǎn)生的震動(dòng)沖擊波及采動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的巖體移動(dòng)甚至失穩(wěn)現(xiàn)象不僅對(duì)地下采場(chǎng)造成影響,還會(huì)對(duì)露天采場(chǎng)的邊坡、采礦設(shè)施及建筑物的安全構(gòu)成極大威脅。本文以永平銅礦為工程背景,為保證露天開采和地下開采順利進(jìn)行,以礦山初步設(shè)計(jì)及現(xiàn)有采區(qū)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以室內(nèi)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬為研究手段對(duì)礦山的充填材料進(jìn)行了優(yōu)化,并應(yīng)用非線性數(shù)學(xué)方法對(duì)礦巖材料及采場(chǎng)整體的破壞機(jī)理和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)永平礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查研究,從礦區(qū)地層、地質(zhì)構(gòu)造、礦體特征及地應(yīng)力特征幾個(gè)方面分析了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征;(2)對(duì)礦區(qū)的主要礦巖(灰?guī)r、混合巖、礦石)的物理力學(xué)參數(shù)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了測(cè)定。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:密度和含水率等基本物理性質(zhì)參數(shù)測(cè)定、抗壓試驗(yàn)、劈裂拉伸試驗(yàn)及剪切試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的折減計(jì)算出巖體力學(xué)參數(shù),為后續(xù)的破壞機(jī)理分析及三維數(shù)值模擬建模建立基礎(chǔ);(3)對(duì)永銅礦全尾砂材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣,對(duì)全尾砂的粒度、物理化學(xué)參數(shù)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了測(cè)定分析;為了研究復(fù)合膠結(jié)材料的最優(yōu)配比,基于MSE準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了均勻?qū)嶒?yàn)方案,通過(guò)二次多項(xiàng)式逐步回歸法得出不同齡期的強(qiáng)度回歸方程并得出最優(yōu)解,利用通徑分析法分析了單個(gè)因子對(duì)最終強(qiáng)度的影響程度,最后對(duì)回歸模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證并對(duì)膠結(jié)充填體的強(qiáng)度做了對(duì)比研究;(4)為了探究巖石內(nèi)縱波波速與巖石所處應(yīng)力狀態(tài)間的關(guān)系,在彈性介質(zhì)波動(dòng)理論基礎(chǔ)上建立了礦區(qū)典型巖石試樣及膠結(jié)充填體試樣在受載條件下縱波波速與應(yīng)力之間的數(shù)學(xué)模型,并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)單軸受載下巖石試樣的縱波波速與軸向應(yīng)力關(guān)系模型進(jìn)行了驗(yàn)證;(5)基于突變理論對(duì)巖石加載過(guò)程中的聲彈特性進(jìn)行了計(jì)算分析,得出了不同巖石的縱波波速在軸向加載過(guò)程中的關(guān)鍵突變點(diǎn),并以計(jì)算分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)巖石受載損傷的機(jī)理進(jìn)行了研究;(6)在尖點(diǎn)突變理論基礎(chǔ)上,對(duì)尖點(diǎn)突變勢(shì)函數(shù)的泰勒4次和5次兩種展開形式的判別式進(jìn)行了推導(dǎo),基于FISH語(yǔ)言對(duì)能量判據(jù)在FLAC3D中進(jìn)行了二次開發(fā)。針對(duì)永平銅礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ǘ襟E回采結(jié)束后形成的充填體-頂板系統(tǒng)進(jìn)行了建模并采用強(qiáng)度折減與尖點(diǎn)突變相結(jié)合的方法對(duì)系統(tǒng)的安全系數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)算。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD853.34;TD862.1
【部分圖文】：

在實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)中，一步驟回采工作己經(jīng)完成并在部分采區(qū)進(jìn)行充填逡逑實(shí)驗(yàn)，采場(chǎng)的參數(shù)尺寸己經(jīng)固定，礦柱寬１２ｍ，礦房寬１８ｍ。通過(guò)對(duì)己接頂逡逑養(yǎng)護(hù)完畢的充填體的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，充填效果并未達(dá)到預(yù)計(jì)效果（如圖１－２所示），逡逑充填體分層離析現(xiàn)象較嚴(yán)重，部分區(qū)域出現(xiàn)較大裂痕和離層現(xiàn)象，充填體強(qiáng)逡逑度較低，無(wú)法滿足二步驟回采的要求。逡逑礦山初期為露天開采，后期轉(zhuǎn)為地下開采，在開采過(guò)程中尤其是過(guò)渡期逡逑的露天地下同時(shí)開采，露天與地下開采會(huì)相互制約相互影響。地下開采爆破逡逑產(chǎn)生的震動(dòng)沖擊波及采動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的巖體移動(dòng)甚至失穩(wěn)現(xiàn)象不僅對(duì)地下采逡逑場(chǎng)造成影響，還會(huì)對(duì)露天采場(chǎng)的邊坡、采礦設(shè)施及建筑物的安全構(gòu)成極大威逡逑脅，這也是礦山采用嗣后充填法的初衷所在。因此，為保證露天開采和地下逡逑開采順利進(jìn)行，需對(duì)目前礦山的充填配比及工藝進(jìn)行改進(jìn)并對(duì)采場(chǎng)的穩(wěn)定性逡逑進(jìn)行研宄分析。逡逑－２－逡逑

逡逑圖１－１永平銅礦位置圖逡逑根據(jù)永平銅礦的地下開采設(shè)計(jì)方案，為有效防止地表陷落，保證露天和逡逑地下采場(chǎng)的安全，永平銅礦地下開采主要采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘�，開采時(shí)逡逑先采礦柱，回采結(jié)束后空區(qū)底部１０邋ｍ進(jìn)行灰砂比為１：邋４的膠結(jié)充填，空區(qū)逡逑上部進(jìn)行灰砂比為１：邋８的膠結(jié)充填。充填結(jié)束后回采礦房，進(jìn)行非膠結(jié)分級(jí)逡逑尾砂充填。在實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)中，一步驟回采工作己經(jīng)完成并在部分采區(qū)進(jìn)行充填逡逑實(shí)驗(yàn)，采場(chǎng)的參數(shù)尺寸己經(jīng)固定，礦柱寬１２ｍ，礦房寬１８ｍ。通過(guò)對(duì)己接頂逡逑養(yǎng)護(hù)完畢的充填體的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，充填效果并未達(dá)到預(yù)計(jì)效果（如圖１－２所示），逡逑充填體分層離析現(xiàn)象較嚴(yán)重

圖１－３技術(shù)路線圖逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821664