本文關(guān)鍵詞：深井開采礦柱穩(wěn)定性分析與可視化驗(yàn)證，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 礦柱是決定采場穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)單元,對采空區(qū)起支撐作用,不但維護(hù)著采場頂板及圍巖的穩(wěn)定性,而且對礦石回采率的提高有極大的潛在作用。目前,冬瓜山銅礦主要按“隔一采一”方式回采并且充填工作滯后,礦柱的穩(wěn)定性問題變得日益突出。本文針對冬瓜山銅礦深井高應(yīng)力條件下礦柱穩(wěn)定性問題,綜合采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合的方法開展了以下研究: (1)針對冬瓜山銅礦深井采場回采形成的兩面臨空礦柱,應(yīng)用斷裂損傷力學(xué)原理,分析深井高應(yīng)力條件下礦柱巖體裂紋演化過程及損傷機(jī)理;并運(yùn)用巖石動態(tài)破壞模擬軟件RFPA~(2D)對兩面臨空礦柱的破壞過程進(jìn)行模擬,從而為預(yù)測高應(yīng)力條件下兩面臨空礦柱的穩(wěn)定性提供依據(jù)。 (2)運(yùn)用Midas/GTS軟件建立數(shù)值模擬模型,對冬瓜山銅礦“隔一采一”方式回采過程中單面臨空礦柱的穩(wěn)定性進(jìn)行模擬,揭示礦柱及圍巖的應(yīng)力、位移、塑性區(qū)變化情況,并對回采過程中礦柱及圍巖可能出現(xiàn)破壞的區(qū)域進(jìn)行分析和預(yù)測。 (3)采用空區(qū)三維激光探測技術(shù)和三維建模技術(shù),快速而準(zhǔn)確地獲得采空區(qū)和礦柱的三維形態(tài),實(shí)現(xiàn)了對兩面臨空礦柱和“隔一采一”方式回采過程中單面臨空礦柱的穩(wěn)定性數(shù)值模擬結(jié)果的可視化驗(yàn)證。 (4)根據(jù)空區(qū)三維激光探測結(jié)果,借助Surpac軟件實(shí)現(xiàn)了對礦柱垮塌范圍的準(zhǔn)確圈定及垮塌量的可視化計(jì)算,精確計(jì)算出了垮塌體積及垮塌后存留在空區(qū)中的礦石量等信息。 (5)分析了礦柱垮塌的原因,提出了處理垮塌礦柱的具體措施,并根據(jù)冬瓜山“隔一采一”開采方式下礦柱穩(wěn)定性分析結(jié)果,提出了預(yù)防礦柱破壞的對策。 實(shí)踐證明,上述方法為分析和預(yù)測深井高應(yīng)力條件下礦柱的穩(wěn)定性開辟了新的途徑,對指導(dǎo)礦山安全高效開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】：礦柱穩(wěn)定性 數(shù)值模擬 CMS 三維建模 可視化驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TD32
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題由來及研究目的和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 礦柱穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 采空區(qū)探測研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 三維建模技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線16-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 冬瓜山銅礦地質(zhì)條件與開采概況19-28
• 2.1 礦床地質(zhì)條件19-22
• 2.1.1 礦床地質(zhì)概況19-20
• 2.1.2 原巖應(yīng)力及礦巖巖爆傾向性20-22
• 2.1.3 地溫規(guī)律及水文地質(zhì)22
• 2.2 冬瓜山銅礦開采技術(shù)方法22-26
• 2.2.1 開采方法22-23
• 2.2.2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)23-24
• 2.2.3 回采順序24-25
• 2.2.4 底部結(jié)構(gòu)25-26
• 2.3 目前的開采概況26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 兩面臨空礦柱破壞機(jī)理分析與數(shù)值模擬28-37
• 3.1 深井巖石破壞特征28
• 3.2 巖石裂紋演化過程28-31
• 3.2.1 巖石變形及破壞過程28-29
• 3.2.2 微裂紋擴(kuò)展模型29-30
• 3.2.3 巖石裂紋群演化30-31
• 3.3 礦柱裂隙擴(kuò)展機(jī)理31-34
• 3.3.1 礦柱邊緣巖石受力及損傷31-32
• 3.3.2 礦柱近自由面裂紋擴(kuò)展32-34
• 3.4 冬瓜山深井礦柱漸進(jìn)破壞過程數(shù)值模擬34-36
• 3.4.1 模擬方案和參數(shù)34
• 3.4.2 模擬結(jié)果34-35
• 3.4.3 結(jié)果分析35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 “隔一采一”條件下單面臨空礦柱穩(wěn)定性數(shù)值分析37-57
• 4.1 數(shù)值模擬軟件37-39
• 4.1.1 Midas/GTS軟件概述37
• 4.1.2 本構(gòu)方程37-39
• 4.1.3 屈服準(zhǔn)則39
• 4.2 數(shù)值模型構(gòu)建39-44
• 4.2.1 地層模型40-43
• 4.2.2 采場模型43
• 4.2.3 巷道工程43-44
• 4.3 數(shù)值模擬參數(shù)44-46
• 4.3.1 計(jì)算模型范圍44-45
• 4.3.2 單元網(wǎng)格劃分45
• 4.3.3 計(jì)算力學(xué)參數(shù)45-46
• 4.3.4 邊界條件與初始條件46
• 4.4 數(shù)值模擬及其結(jié)果分析46-56
• 4.4.1 模擬方案46-47
• 4.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果47-53
• 4.4.3 模擬結(jié)果分析53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 礦柱穩(wěn)定性可視化驗(yàn)證與分析57-74
• 5.1 CMS采空區(qū)探測原理與方法57-59
• 5.1.1 CMS系統(tǒng)原理57-58
• 5.1.2 采空區(qū)探測過程58-59
• 5.2 三維模型構(gòu)建59-66
• 5.2.1 實(shí)測空區(qū)模型構(gòu)建59-63
• 5.2.2 采場設(shè)計(jì)模型構(gòu)建63-65
• 5.2.3 采空區(qū)單一模型構(gòu)建65-66
• 5.3 兩面臨空礦柱穩(wěn)定性可視化驗(yàn)證66-69
• 5.3.1 高度為30m礦柱穩(wěn)定性實(shí)測驗(yàn)證67
• 5.3.2 高度為60m礦柱穩(wěn)定性實(shí)測驗(yàn)證67-69
• 5.4 “隔一采一”方式下單面臨空礦柱穩(wěn)定性實(shí)測驗(yàn)證69-73
• 5.4.1 單面臨空的56-7~#礦柱穩(wěn)定性驗(yàn)證69-70
• 5.4.2 回采過程中56-7~#礦柱穩(wěn)定性驗(yàn)證70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 礦柱垮塌量計(jì)算與垮塌預(yù)防對策74-83
• 6.1 礦柱垮塌量及存留礦量計(jì)算74-78
• 6.1.1 探測空區(qū)體積74
• 6.1.2 采場垮塌范圍74-76
• 6.1.3 采場存留礦量76-78
• 6.2 礦柱垮塌原因與影響78-79
• 6.2.1 垮塌原因分析78
• 6.2.2 礦柱垮塌對生產(chǎn)的影響78-79
• 6.3 垮塌礦柱處理方法79-80
• 6.3.1 指導(dǎo)思想79
• 6.3.2 處理措施79-80
• 6.4 礦柱失穩(wěn)的預(yù)防控制措施80-82
• 6.4.1 調(diào)整回采順序80
• 6.4.2 快速充填80-81
• 6.4.3 綜合監(jiān)測81
• 6.4.4 加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查81-82
• 6.5 本章小結(jié)82-83
• 第七章 全文總結(jié)與展望83-85
• 7.1 全文結(jié)論83
• 7.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)83-84
• 7.3 下一步工作84-85
• 參考文獻(xiàn)85-92
• 致謝92-93
• 攻讀學(xué)位期間的主要科研成果93

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