本文關(guān)鍵詞：地下轉(zhuǎn)露天采空區(qū)頂板安全厚度及其治理方案的研究

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【摘要】：在我國的礦山開采過程中,許多露天礦山的深部存在有地下采空區(qū),因此地下采空區(qū)頂板安全厚度確定和采空區(qū)治理方案是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。為保證礦山安全生產(chǎn)、避免產(chǎn)生滑坡災(zāi)害,本文依托紫金山金銅礦工程對(duì)地下采空區(qū)安全頂板厚度及采空區(qū)治理方案進(jìn)行研究。研究內(nèi)容和成果如下系統(tǒng)分析了紫金山金銅礦工程地質(zhì)條件及開采概況,并結(jié)合工程地質(zhì)勘察資料,確定了礦區(qū)巖石力學(xué)參數(shù)�；谧辖鹕浇疸~礦的生產(chǎn)特點(diǎn)和工程地質(zhì)條件,系統(tǒng)研究了地下轉(zhuǎn)露天開采條件下影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素及其破壞機(jī)制;建立了地下開采影響下邊坡安全系數(shù)的計(jì)算方法。利用解析計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法,研究了跨度與采空區(qū)頂板最小安全厚度之間的關(guān)系,并求出了符合工程安全的頂板最小厚度。當(dāng)采空區(qū)跨度較小時(shí),礦房及頂板會(huì)更加穩(wěn)定,越有利于采礦區(qū)域的安全。利用有限差分計(jì)算軟件FLAC3D建立三維模型,分析地下轉(zhuǎn)露天開采條件下邊坡滑移機(jī)制與其破壞特點(diǎn),研究了采空區(qū)頂板從拉彎破壞向壓剪破壞轉(zhuǎn)變的破壞機(jī)理。利用極限平衡法及臨界滑移場(chǎng)理論對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了安全評(píng)價(jià),并確定紫金山金銅礦地下轉(zhuǎn)露天最小安全頂板厚度為45m。通過理論分析和數(shù)值計(jì)算,對(duì)采空區(qū)治理方案進(jìn)行了優(yōu)化研究,確定最佳治理方案,具體措施是當(dāng)開采深度達(dá)到605m水平時(shí)停止露天向下延深開采,按層依次對(duì)每個(gè)礦房頂板進(jìn)行爆破崩落,再從上向下分層依次進(jìn)行,然后再對(duì)爆破后所產(chǎn)生的廢石進(jìn)行清理,以便確保上部邊坡的安全。
【關(guān)鍵詞】：地下轉(zhuǎn)露天 邊坡 安全頂板 治理方案
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD327.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 研究意義10-11
• 1.2.1 地下轉(zhuǎn)露天的發(fā)展概況10-11
• 1.2.2 地下轉(zhuǎn)露天開采在發(fā)展中遇到的問題11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述11-14
• 1.3.1 地下開采轉(zhuǎn)露天開采的邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 地下采空區(qū)最小頂板安全厚度的計(jì)算方法12-13
• 1.3.3 采空區(qū)治理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線14-16
• 1.4.1 研究目標(biāo)14
• 1.4.2 研究內(nèi)容14
• 1.4.3 技術(shù)路線14-16
• 第二章 礦區(qū)工程概況16-20
• 2.1 開采概況16-18
• 2.1.1 紫金山金銅礦開采概況16-17
• 2.1.2 邊坡巖性過程特征17-18
• 2.2 露天邊坡及地下采空區(qū)現(xiàn)狀18-20
• 2.2.1 露天開采邊坡現(xiàn)狀18
• 2.2.2 地下采空區(qū)概況18-20
• 第三章 地下轉(zhuǎn)露天開采頂板安全厚度的確定方法20-46
• 3.1 地下轉(zhuǎn)露天開采邊坡變形機(jī)制及地下采區(qū)頂板安全厚度的計(jì)算方法20-27
• 3.1.1 地下轉(zhuǎn)露天開誘發(fā)邊坡變形機(jī)制20-21
• 3.1.2 礦房頂板暴露面積的計(jì)算21-22
• 3.1.3 采空區(qū)最小安全頂板厚度的理論計(jì)算方法22-27
• 3.2 數(shù)值模擬分析法確定采空區(qū)頂板安全厚度27-31
• 3.2.1 建模方法27-30
• 3.2.2 力學(xué)模型的選擇30-31
• 3.2.3 巖體物理力學(xué)參數(shù)的選取及邊界條件確定31
• 3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析31-40
• 3.3.1 塑性區(qū)結(jié)果分析31-35
• 3.3.2 采空區(qū)頂板沉降變化特征35-38
• 3.3.3 水平應(yīng)力分布變化特征38-40
• 3.4 不同頂板厚度條件下邊坡穩(wěn)定性分析40-45
• 3.4.1 不同頂板厚度沉降變形誘發(fā)西幫邊坡穩(wěn)定性分析40-42
• 3.4.2 不同頂板厚度沉降變形誘發(fā)東幫邊坡穩(wěn)定性分析42-45
• 3.5 本章總結(jié)45-46
• 第四章 礦房跨度對(duì)采空區(qū)頂板及邊坡穩(wěn)定性的影響46-54
• 4.1 礦柱所承受荷載的確定46-51
• 4.1.1 按“簡支梁”進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算47-48
• 4.1.2 按“連續(xù)梁”模型力學(xué)結(jié)構(gòu)計(jì)算48-51
• 4.2 礦柱寬度及礦房跨度對(duì)頂板安全厚度的影響51-53
• 4.2.1 數(shù)值模擬塑性區(qū)結(jié)果圖51-52
• 4.2.2 數(shù)值模擬沉降結(jié)果52-53
• 4.3 本章總結(jié)53-54
• 第五章 地下采空區(qū)治理方法的研究54-106
• 5.1 采空區(qū)分布特點(diǎn)及治理原則54-56
• 5.1.1 紫金山金銅礦采空區(qū)分布特點(diǎn)54-55
• 5.1.2 采空區(qū)治理原則55
• 5.1.3 采空區(qū)治理方案55-56
• 5.2 用廢石充填采空區(qū)治理方案56-61
• 5.2.1 充填法的數(shù)值模擬分析56-58
• 5.2.2 充填法治理采空區(qū)的安全性評(píng)價(jià)58-59
• 5.2.3 治理方案的工程造價(jià)分析59-61
• 5.3 崩落頂板治理采空區(qū)方案61-81
• 5.3.1 崩落法治理采空區(qū)安全性的數(shù)值模擬分析61-76
• 5.3.2 使用崩落法治理采空區(qū)的安全性評(píng)價(jià)76-78
• 5.3.3 崩落法成本計(jì)算78-81
• 5.4 充填崩落聯(lián)合法治理方案81-91
• 5.4.1 充填崩落聯(lián)合法數(shù)值模擬81-86
• 5.4.2 充填崩落聯(lián)合法治理采空區(qū)的安全性評(píng)價(jià)86-87
• 5.4.3 充填崩落聯(lián)合法成本分析87-91
• 5.5 兩端充填與中間崩落治理方案91-95
• 5.5.1 充填兩端采空區(qū)治理方案的數(shù)值模擬分析91-92
• 5.5.2 兩端充填中間崩落法治理方案的安全性分析92-93
• 5.5.3 兩端充填中間崩落法的成本分析93-95
• 5.6 分步依次崩落頂板治理采空區(qū)95-104
• 5.6.1 分步依次崩落頂板的數(shù)值模擬95-103
• 5.6.2 分步崩落頂板治理方案的成本分析103-104
• 5.7 本章總結(jié)104-106
• 第六章 結(jié)論與展望106-108
• 6.1 主要結(jié)論106-107
• 6.2 研究展望107-108
• 參考文獻(xiàn)108-112
• 在學(xué)研究成果112-113
• 致謝113

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1 楊志欽;在露天礦臺(tái)階上對(duì)地下采空區(qū)頂板的特殊爆破[J];有色金屬(礦山部分);2003年02期

2 李建軍;大采高綜采工作面采空區(qū)頂板處理的實(shí)踐[J];山西冶金;2003年04期

3 張華;大采高綜采工作面采空區(qū)頂板處理的實(shí)踐[J];同煤科技;2004年03期

4 張曉君;采空區(qū)頂板大面積冒落規(guī)律性研究[J];礦山壓力與頂板管理;2005年02期

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