常規(guī)房柱法開采高山河谷地形下的礦產(chǎn)資源時,遺留的大面積采空區(qū)群容易誘發(fā)山體崩塌、河床下沉等地質(zhì)災(zāi)害,而且采場內(nèi)留設(shè)的礦柱難以有效回收,造成資源的浪費。為實現(xiàn)高山河谷地形下礦床資源安全、高效、低貧化的開采目標(biāo),以宜昌曬旗河磷礦礦床為研究對象,提出了與其相適應(yīng)的條帶充填分區(qū)協(xié)同開采技術(shù)。通過充填體配比試驗、理論分析、數(shù)值模擬、相似模擬等方法,系統(tǒng)地研究了開采過程中采場圍巖變形及穩(wěn)定性問題。首先,通過開展膠結(jié)尾砂充填體配比試驗與單軸壓縮力學(xué)試驗,得到了不同灰砂比充填體在不同齡期下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,探究了不同灰砂比充填體的力學(xué)性質(zhì)及其隨齡期的變化規(guī)律。分析表明灰砂比1:4充填體的力學(xué)性質(zhì)在前14d內(nèi)受齡期影響顯著,其他灰砂比充填體力學(xué)性質(zhì)受齡期影響較小;所有灰砂比充填體的抗壓強度及彈性模量在14d時均到達(dá)了28d強度的80%左右。開展充填體配比試驗為后期理論研究及現(xiàn)場實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。其次,根據(jù)兩步驟開采時的頂板結(jié)構(gòu)及非均布荷載受力特征,構(gòu)建了一步驟條帶頂板固支梁力學(xué)模型與二步驟“頂板-充填體”力學(xué)模型,推導(dǎo)了兩步驟回采過程中頂板的彎曲變形撓度方程。以采區(qū)頂板的抗拉強度為評判指標(biāo),得到了頂板穩(wěn)... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

深切河谷區(qū)局部應(yīng)力場特征

高山河谷地貌最為顯著的特征是埋深變化較大,朱煥春等[13]指出河谷地應(yīng)力場的構(gòu)造應(yīng)力隨深度變化顯著;余大軍等[14~15]揭示了高山河谷地區(qū)不同山體坡度在重力場條件下的初始地應(yīng)力分布特征,并通過數(shù)值模擬開展了山體內(nèi)硐室開挖破損區(qū)研究,得到硐室圍巖的破損損傷度完全不對稱。李邦祥[16]等分析了不同側(cè)壓系數(shù)與不同坡腳對坡體附近的地應(yīng)力分布特征的影響,并通過數(shù)值模擬得到坡面下開采的硐室圍巖的穩(wěn)定性受硐室與坡面間的距離影響,影響較大范圍一般在100~200 m之間。郭文兵等[17]數(shù)值軟件模擬條帶開采不同埋深對地表沉陷因素的影響,表明條帶開采沉陷隨埋深呈對數(shù)關(guān)系增加。侯朝炯[18]團隊研究了神東礦區(qū)內(nèi)礦體埋深對圍巖變形的影響,研究表明當(dāng)巷道埋深超過100m,巷道頂?shù)装宓氖湛s量急劇增加,如圖1.3(a)所示;此外在隧道開挖領(lǐng)域,王明年等[19]等也研究得到了隧道圍巖變形與其埋深的變化規(guī)律,如圖1.3(b)所示。因此,在高山河谷地形下進(jìn)行礦體開采活動時,礦體埋深的急劇變化是需要考慮的首要因素。1.2.2 條帶充填開采技術(shù)優(yōu)化

為了提高采場充填體礦柱的穩(wěn)定性,在現(xiàn)場應(yīng)用時盲目的提高充填體的強度,進(jìn)而增加了不必要的充填成本。因此在開展曬旗河地下礦山的開采時,需要進(jìn)行膠結(jié)充填體的力學(xué)性質(zhì)探究,保證充填體的實際強度與理論充填強度相匹配,在保證安全的前提下,盡量控制充填成本。國內(nèi)外的充填采礦技術(shù)大致經(jīng)歷了如圖1.4所示的發(fā)展歷程[42],期間學(xué)者對充填體材料的研發(fā)、充填體配比的優(yōu)選等方面進(jìn)行了大量研究,推動了膠結(jié)充填技術(shù)的發(fā)展。其中尾砂膠結(jié)充填體在國內(nèi)運用較為廣泛,其科研體系相對成熟,劉艷章等[42]研究了全尾砂膠結(jié)充填體在單軸壓縮條件下的應(yīng)力-應(yīng)變特征,如圖1.5所示;楊寧等[43]研究了不同灰砂比和料漿濃度對其力學(xué)性質(zhì)的影響,試驗結(jié)果表明,影響充填體力學(xué)強度的關(guān)鍵要素依然是灰砂比;付建新等[44]研究得到全尾砂膠結(jié)充填體強度對齡期的敏感度最高,固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)次之、灰砂比最弱;Fall M[45]與Chen H[46]等探究了充填體養(yǎng)護溫度和齡期對充填體力學(xué)強度的影響;姚囝等[47]以石灰、高嶺土、石膏、水和尾砂等作為原料開展了膠結(jié)充填體配比試驗,通過單軸壓縮試驗結(jié)果分析了不同原料配比對充填體單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比等力學(xué)指標(biāo)的影響;楊磊等[48]以中關(guān)村鐵礦全尾砂為充填體骨料,探討了粒徑、料漿濃度、灰砂比、齡期對充填體強度的影響;KESIMAL[49]等探究了不同種硫化物作為骨料的膏體充填體,研究得到不同骨料的力學(xué)強度變化特征變化差異性較大,其原因主要為骨料內(nèi)部的不同化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]單軸壓縮條件下尾砂膠結(jié)充填體的損傷變量與比能演化[J]. 劉艷章,李凱兵,黃詩冰,吳恩橋,李偉,郭赟林.  礦冶工程. 2019(06)
[2]宜昌曬旗河磷礦條帶充填法采場結(jié)構(gòu)及回采順序研究[J]. 李鵬程,葉義成,姚囝,羅斌玉,陳常釗.  金屬礦山. 2019(09)
[3]深埋隧道圍巖形變壓力計算方法研究[J]. 王明年,王志龍,張霄,趙思光,劉大剛,童建軍.  巖土工程學(xué)報. 2020(01)
[4]礦山膠結(jié)充填膠凝材料最佳添加量優(yōu)化研究[J]. 許前,郭利杰,陳寅,李文臣,楊超.  中國礦業(yè). 2019(S1)
[5]全尾砂充填性能試驗研究[J]. 楊寧,尹賢剛,林堯.  有色金屬工程. 2019(05)
[6]充填體單軸壓縮峰后應(yīng)力—應(yīng)變曲線特征及聲發(fā)射參數(shù)研究[J]. 劉艷章,李凱兵,李偉,郭赟林,程愛平,曹華斌.  金屬礦山. 2019(03)
[7]傾斜煤層條帶煤柱留設(shè)寬度統(tǒng)一解[J]. 張常光,祁航,趙均海,蔡明明.  采礦與安全工程學(xué)報. 2019(02)
[8]傲牛鐵礦三采區(qū)充填體穩(wěn)定性及間柱回采順序研究[J]. 胡世利,衣福強,周樂,張世玉,邱景平.  金屬礦山. 2018(12)
[9]基于壓力拱理論的礦塊間回采順序數(shù)值模擬[J]. 張德明,王浩,卞繼偉,李紅鵬.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2018(10)
[10]基于正態(tài)白化權(quán)函數(shù)的灰評估巖爆預(yù)測模型[J]. 李鵬程,葉義成,王其虎,羅斌玉,李玉飛.  化工礦物與加工. 2019(05)

博士論文
[1]多層緩傾斜薄—中厚礦床復(fù)雜采動采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[D]. 姚囝.武漢科技大學(xué) 2017
[2]帶狀充填開采巖層移動機理研究[D]. 朱曉峻.中國礦業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]挑水河磷礦充填條帶礦柱寬度與采場頂板下沉分析[D]. 周杰.武漢理工大學(xué) 2016



本文編號：3380767