本文關(guān)鍵詞：規(guī)模殘采條件下水平采空區(qū)群失穩(wěn)動(dòng)力響應(yīng)及控制技術(shù)

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【摘要】：礦產(chǎn)資源具有不可再生性,在供給日趨緊張的形勢(shì)下,如何充分利用殘礦資源越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了最大限度地回采殘礦體,需對(duì)空區(qū)之間的預(yù)留間柱進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。其間爆破作業(yè)除了對(duì)間柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用外,還對(duì)周邊頂(底)板巖體產(chǎn)生一定的擾動(dòng),進(jìn)而影響水平采空區(qū)群的整體穩(wěn)定性。因此,開(kāi)展規(guī)模殘采下水平采空區(qū)群失穩(wěn)動(dòng)力響應(yīng)與控制技術(shù)研究,對(duì)減少礦山工程地質(zhì)災(zāi)害具有重要意義。論文以某大型地下金礦山的殘礦開(kāi)采工程為研究對(duì)象,借助巖體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論以及數(shù)值模擬方法,對(duì)規(guī)模殘采條件下的水平采空區(qū)群失穩(wěn)動(dòng)力響應(yīng)開(kāi)展相關(guān)研究,并提出相應(yīng)的主、被動(dòng)控制技術(shù)措施。論文的主要工作及取得的研究成果如下:(1)系統(tǒng)地分析了規(guī)模殘采條件下水平采空區(qū)群的穩(wěn)定性影響因素,包括單元采空區(qū)穩(wěn)定性因素、間柱穩(wěn)定性因素、水平采空區(qū)群組合結(jié)構(gòu)因素和規(guī)�；_(kāi)采因素。(2)創(chuàng)造性地提出了水平采空區(qū)群類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型分析方法,通過(guò)算例驗(yàn)證了模型的合理性,分析了水平采空區(qū)群的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。類(lèi)非線性模型能較好地對(duì)瞬時(shí)性、持續(xù)性和分段式動(dòng)載荷作出響應(yīng);與定性取值方法相比,類(lèi)非線性因子p的定量取值方法具有較高的精度;對(duì)比線性模型,類(lèi)非線性模型結(jié)果與數(shù)值模擬更加吻合,揭示了水平采空區(qū)群的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。(3)構(gòu)建了工況2(間柱1已回采)下復(fù)雜水平采空區(qū)群的類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型和FLAC3D數(shù)值模型,探討了該工況條件下的動(dòng)力響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí),動(dòng)載荷下水平采空區(qū)群動(dòng)力響應(yīng)變化最大的位置是結(jié)構(gòu)改變處巖體m3-1和m3-2,其余巖體則發(fā)生小幅度的變化;爆破荷載對(duì)其作用巖體的應(yīng)力分布產(chǎn)生較明顯的影響�，F(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用驗(yàn)證了類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型和數(shù)值模擬的可靠性。(4)借助類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型和FLAC3D數(shù)值模擬,分析了單層和多層水平采空區(qū)群多間柱規(guī)模殘采的位移場(chǎng)、速度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)響應(yīng)特征及分布規(guī)律。綜合分析結(jié)果可知,單層方案Ⅱ和多層方案Ⅳ具有較高的合理性,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)單層方案Ⅱ的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。(5)在類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型的基礎(chǔ)上,確定了單次爆破最大用藥量;經(jīng)動(dòng)力響應(yīng)對(duì)比分析,采用多段微差爆破、多間柱相向爆破以及充填關(guān)鍵空區(qū)等主被動(dòng)控制技術(shù)能有效降低爆破振動(dòng)效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：安全工程 水平采空區(qū)群 殘礦 動(dòng)力響應(yīng) 類(lèi)非線性模型
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD325.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 殘礦資源概述12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.3.1 殘礦回采技術(shù)研究13-15
• 1.3.2 殘礦回采穩(wěn)定性研究15-16
• 1.3.3 采空區(qū)穩(wěn)定性研究16-18
• 1.3.4 采空區(qū)群穩(wěn)定性研究18-21
• 1.4 既有研究不足21
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線21-23
• 1.5.1 主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.5.2 技術(shù)路線22-23
• 第二章 規(guī)模殘采條件下水平采空區(qū)群穩(wěn)定性因素分析23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 單元采空區(qū)穩(wěn)定性因素23-27
• 2.2.1 地質(zhì)因素23-25
• 2.2.2 采空區(qū)形態(tài)因素25-26
• 2.2.3 工程因素26-27
• 2.3 間柱穩(wěn)定性因素27-28
• 2.4 水平采空區(qū)群組合結(jié)構(gòu)因素28-30
• 2.4.1 單層水平采空區(qū)群組合結(jié)構(gòu)因素28-29
• 2.4.2 多層水平采空區(qū)群組合結(jié)構(gòu)因素29-30
• 2.5 規(guī)�；_(kāi)采因素30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于結(jié)構(gòu)離散的水平采空區(qū)群類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.2 結(jié)構(gòu)離散化原理32
• 3.3 水平采空區(qū)群類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型32-39
• 3.3.1 離散化處理32-33
• 3.3.2 基本假設(shè)33
• 3.3.3 模型構(gòu)建33-35
• 3.3.4 參數(shù)確定35-39
• 3.4 類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型驗(yàn)證39-47
• 3.4.1 算例 139-43
• 3.4.2 算例 243-45
• 3.4.3 算例 345-47
• 3.5 討論47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 水平采空區(qū)群規(guī)模殘采動(dòng)力穩(wěn)定性研究49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 規(guī)模殘采工程背景49-50
• 4.3 規(guī)模殘采靜力分析50-53
• 4.3.1 數(shù)值模型構(gòu)建50-51
• 4.3.2 最大主應(yīng)力變化特征51-52
• 4.3.3 豎直位移變化特征52-53
• 4.4 規(guī)模殘采動(dòng)力響應(yīng)分析53-57
• 4.4.1 類(lèi)非線性動(dòng)力響應(yīng)模型構(gòu)建53-54
• 4.4.2 位移響應(yīng)特征分析54-56
• 4.4.3 速度響應(yīng)特征分析56-57
• 4.5 規(guī)模殘采應(yīng)力響應(yīng)分析57-59
• 4.5.1 最大主應(yīng)力特征分析57-58
• 4.5.2 最小主應(yīng)力特征分析58-59
• 4.5.3 剪應(yīng)變?cè)隽刻卣鞣治?/span>59
• 4.6 工程應(yīng)用及其效果評(píng)析59-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第五章 多間柱殘采條件下水平采空區(qū)群動(dòng)力穩(wěn)定性研究63-81
• 5.1 引言63
• 5.2 多間柱殘采方案設(shè)計(jì)63-65
• 5.2.1 單層水平采空區(qū)群多間柱殘采方案63-64
• 5.2.2 多層水平采空區(qū)群多間柱殘采方案64-65
• 5.3 單層水平采空區(qū)群動(dòng)力穩(wěn)定性分析65-71
• 5.3.1 動(dòng)力響應(yīng)分析65-68
• 5.3.2 應(yīng)力響應(yīng)分析68-71
• 5.4 多層水平采空區(qū)群動(dòng)力穩(wěn)定性分析71-76
• 5.4.1 動(dòng)力響應(yīng)分析71-73
• 5.4.2 應(yīng)力響應(yīng)分析73-76
• 5.5 多間柱殘采方案選擇76-78
• 5.5.1 單層水平采空區(qū)群76-77
• 5.5.2 多層水平采空區(qū)群77-78
• 5.6 多間柱殘采現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)78-79
• 5.7 本章小結(jié)79-81
• 第六章 水平采空區(qū)群規(guī)模殘采動(dòng)力失穩(wěn)控制技術(shù)研究81-91
• 6.1 引言81
• 6.2 主動(dòng)控制技術(shù)81-86
• 6.2.1 控制爆破用藥量81-83
• 6.2.2 多段微差爆破83-84
• 6.2.3 多間柱相向爆破84-86
• 6.3 被動(dòng)控制技術(shù)86-90
• 6.3.1 改變爆破參數(shù)86-87
• 6.3.2 充填關(guān)鍵空區(qū)87-90
• 6.4 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論與展望91-94
• 結(jié)論91-92
• 展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果101-102
• 致謝102-103
• 附件103

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