本文關鍵詞：大漢石膏礦厚大礦體采場結構參數和穩(wěn)定性研究

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【摘要】：我國石膏礦產資源豐富,探明資源儲量8.9×1011t,居世界第1位。石膏是制作水泥緩凝劑及建筑制品的主要原材料;同時,隨石膏深加工產品應用領域的不斷擴大,如新型墻體材料、新型防水材料、改性功能材料等需求量的增加,也都預示著石膏需求量的增大,表明了石膏資源開發(fā)前景廣闊。在我國石膏礦山中,大部分石膏礦山采用留石膏護頂層和護底層的房柱法,少數礦山采用選別充填法和崩落法,這與石膏經濟效益低是分不開的。但針對具體的礦床賦存條件,合理選擇采場構成要素與地壓管理方式,從而提高礦山總的回采率,增加礦山經濟效益,是尤為必要的。本文依據山東省蘭陵縣大漢石膏礦的賦存條件,對厚大石膏礦體的采場結構參數和采場穩(wěn)定性進行研究。首先,進行巖石力學室內試驗,得到大漢石膏礦石膏巖石單軸抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度等基本巖石力學性能參數。其次,運用準巖體強度理論公式,根據室內試驗測得的巖石力學參數,計算得到石膏巖體的力學參數。然后根據大漢石膏礦厚大礦體賦存條件,選取適合礦體開采的分層房柱法,并選取具有較高生產能力和生產效率的正臺階回采工藝。在確定采礦方法的基礎上,運用工程經驗公式、工程力學理論、荷載傳遞交匯線理論等方法數值求解并優(yōu)化得到礦房跨度、頂板厚度、礦柱形式及尺寸和分層開采層間厚度等采場結構參數;同時,通過對礦柱強度、礦柱應力的計算,得出礦柱安全系數經驗值和礦柱安全系數k值,均能滿足礦柱的安全性要求。最后,運用FLAC3D軟件對獲得的采場結構參數進行數值模擬,分析了分層開采后采場穩(wěn)定性、礦柱破壞后采場穩(wěn)定性及采區(qū)垮塌對相鄰采區(qū)的影響,驗證了采場結構參數的適用性及隔離礦柱尺寸的合理性,得出分層開采房柱法是適用于厚大石膏礦體開采的方法。
【關鍵詞】：厚大石膏礦體 礦巖力學參數 采場結構參數 采場穩(wěn)定性 數值模擬
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD876.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究課題的來源和意義10
• 1.2 國內外研究現狀10-12
• 1.3 主要研究內容12
• 1.4 研究技術路線12-14
• 第二章 大漢石膏礦礦區(qū)概況14-21
• 2.1 礦區(qū)位置、范圍及交通概況14
• 2.2 礦區(qū)地理、氣候及經濟概況14-15
• 2.3 礦區(qū)地質概況15
• 2.3.1 地層15
• 2.3.2 構造15
• 2.4 礦層地質概況15-18
• 2.4.1 礦層特征15-16
• 2.4.2 礦石結構、構造16
• 2.4.3 礦石類型及品級16-17
• 2.4.4 礦體圍巖17-18
• 2.5 礦井建設情況18-19
• 2.5.1 資源概況18-19
• 2.5.2 礦井建設19
• 2.6 本章小結19-21
• 第三章 礦巖物理力學參數測定21-28
• 3.1 石膏試件單軸抗壓強度測定21-22
• 3.2 石膏試件彈性模量和泊松比22-23
• 3.3 石膏試件抗剪強度測定23-24
• 3.4 石膏試件內聚力和內摩擦角24-25
• 3.5 石膏巖石物理力學參數25
• 3.6 石膏巖體物理力學參數估算25-27
• 3.7 本章小結27-28
• 第四章 采礦方法選擇28-32
• 4.1 影響采礦方法選擇的要素28
• 4.2 采礦方法選擇28-29
• 4.3 房柱采礦法29-30
• 4.4 回采工藝30-31
• 4.5 本章小結31-32
• 第五章 礦塊結構參數研究32-43
• 5.1 礦房跨度與頂板厚度32-37
• 5.1.1 礦房跨度經驗公式32-33
• 5.1.2 厚跨比理論33-34
• 5.1.3 梁理論34-36
• 5.1.4 荷載傳遞交匯線理論36-37
• 5.2 礦房跨度和頂板厚度取值37-39
• 5.3 礦柱形式及尺寸39-42
• 5.3.1 礦柱形式選擇39-41
• 5.3.2 礦柱尺寸41-42
• 5.4 分層開采層間厚度取值42
• 5.5 分層開采順序42
• 5.6 本章小結42-43
• 第六章 礦柱穩(wěn)定性分析43-52
• 6.1 巖體破壞理論基礎43-47
• 6.1.1 巖體破壞概念43
• 6.1.2 巖體破壞機理43-45
• 6.1.3 巖體破壞判據45-47
• 6.2 礦柱強度計算47-48
• 6.3 礦柱承受應力計算48-49
• 6.3.1 連續(xù)礦柱承載面積48-49
• 6.3.2 連續(xù)礦柱承受的壓應力49
• 6.4 礦柱安全系數49-51
• 6.5 本章小結51-52
• 第七章 采場穩(wěn)定性模擬分析52-74
• 7.1 FLAC~(3D)計算方法簡介52-53
• 7.2 模擬的主要內容53-54
• 7.3 計算模型54-55
• 7.3.1 計算模型示例54-55
• 7.3.2 模型參數與本構模型55
• 7.4 分層開采模擬結果分析55-61
• 7.4.1 采場巖體塑性破壞區(qū)域55-56
• 7.4.2 采場巖體垂直應力56-57
• 7.4.3 采場巖體水平應力57-58
• 7.4.4 采場巖體豎直位移58-61
• 7.5 礦柱破壞后采場穩(wěn)定性模擬分析61-66
• 7.5.1 礦柱破壞后采場巖體塑性破壞區(qū)域61-62
• 7.5.2 礦柱破壞后采場巖體垂直應力62
• 7.5.3 礦柱破壞后采場巖體水平應力62-64
• 7.5.4 礦柱破壞后采場巖體豎直位移64
• 7.5.5 礦柱破壞后采場巖體水平位移64-65
• 7.5.6 礦柱破壞前后采場穩(wěn)定性對比65-66
• 7.6 采區(qū)垮塌對相鄰采區(qū)的影響分析66-73
• 7.6.1 相鄰采區(qū)巖體塑性破壞區(qū)域66-68
• 7.6.2 相鄰采區(qū)巖體垂直應力68-69
• 7.6.3 相鄰采區(qū)巖體水平應力69-70
• 7.6.4 相鄰采區(qū)巖體位移70-72
• 7.6.5 采區(qū)垮塌前后右部相鄰采區(qū)穩(wěn)定性對比72-73
• 7.7 本章小結73-74
• 第八章 總結與展望74-76
• 8.1 總結74
• 8.2 創(chuàng)新點74-75
• 8.3 展望75-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文80-81
• 致謝81

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