某矿山崩落法采矿对下部胶结充填体稳定性的影响研究
发布时间：2021-11-25 09:05
某矿山原采用上、下双中段同时回采的下向水平分层胶结充填法进行采矿,后因采矿条件发生变化上部中段需改为无底柱分段崩落法,下部中段继续沿用原胶结充填法,从而在井下形成无底柱分段崩落法与胶结充填法协同开采的复杂局面。上部中段采用无底柱分段崩落法采矿过程中,必然导致整个采区地应力场发生重新分布并可能对下部中段胶结充填采场稳定性产生不利影响。同时,限于生产组织难度及产能压力,充填采场在回采过程中通常同时对若干条进路进行回采后再集中进行充填,因此充填采场会在一定时间段内出现成片的相邻非连续采空区,这种作业方式也在一定程度上增加了充填采场的失稳风险。因此,研究上部中段无底柱分段崩落法开采对下部胶结充填采场稳定性的影响、充填采场相邻非连续采空区的稳定性及其失稳风险防控措施,不仅对于实现崩落法安全高效开采具有极为重要的指导意义,同时对于下部中段胶结充填采场的生产安全也具有非常重要的实际意义,更是确保矿山崩落法与充填法安全高效协同开采的重要基础。首先,对影响下部中段胶结充填采场稳定性的主要因素进行了归纳和分析,并采用层次分析法对各影响因素的权重系数进行了研究及排序,得出影响下部胶结充填体稳定性的因素主要分...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西二采区下向水平分层胶结充填采矿法
西南科技大学硕士学位论文-2-然而，近年来全球矿业经济不景气，镍产品的价格持续走低，图1-2给出了2009~2018年的镍矿价格变化情况，可见从2012年开始，镍价格发生大幅下降，并在2016年跌至6.5万元/t。根据矿山财务经济核算结果可知，在2016年的市场经济情况下，西二采区贫矿的采矿成本在270元/t左右，此时只有当镍价高于11.5万元/t时，采用胶结充填法开采方能盈利，否则矿山将面临生产亏损。再加之，近年来赤道地区红土镍矿的开发逐渐形成规模，据相关机构预测，在今后相当长一段时间内镍价都很难大幅上涨，甚至不排除继续下滑的可能。在此情况下，西二采区的生存和发展受到巨大威胁。要突破生存困境，矿山亟需将当前高成本的胶结充填法转变为另外一种安全高效、低成本的采矿方法。图1-2近十年镍价变化趋势此外，2016年西二采区在1610m水平5～7行范围胶结充填体意外发生大面积垮塌并贯通至地表，形成较大的地表塌陷区，导致西二采区1610m分层5～7行范围胶结充填体与上部覆岩的大面积冒落以及整体失稳，如图1-3所示。西二采区1610m水平发生的胶结充填体垮塌事件导致上部采场1554m中段胶结充填采矿完全停产。西二采区1610m水平胶结充填体意外大面积垮塌事件的发生，进一步坚定和加快了该矿山推进新型、高效、低成本采矿方法研究的决心和进度。主井副井充填钻孔风井1554-1430采准斜坡道1554-1650采准斜坡道西二充填系统示意图17381738制浆站1#充填钻孔2#充填钻孔4#充填钻孔5#充填钻孔6#充填钻孔3#充填钻孔1610分段57911地表塌陷区域受垮塌影响区域图1-3西二采区垮塌状况示意图
西南科技大学硕士学位论文-10-本课题研究的主要目标是解决矿区崩落法与充填法在同一采区协同作业时的安全生产问题，主要包括上部无底柱分段崩落法开采对下部胶结充填体稳定性的影响作用以及胶结充填采场在大面积相邻非连续采空区群条件下的采场稳定性问题，并提出确保下部胶结充填体稳定的方法与技术措施，实现矿区的崩落法与充填法安全高效协同开采。1.3.2研究内容本次研究主要针对该矿山西二采区下部胶结充填采场稳定性的影响因素，以及上部中段无底柱分段崩落法采矿过程对下部胶结充填体的受力状态等内容等进行分析与研究。主要研究内容如下：（1）全面分析总结影响下部中段胶结充填采场稳定性的关键因素，并利用层次分析法对主要因素进行权重排序，指明胶结充填法采场稳定性的主要控制方向，并提出相应的对策（2）结合矿山实际情况，构建数值模型还原崩落法与充填法协同开采复杂局面，利用数值模拟方法重点研究上部中段崩落法采矿过程中的采区地应力演化规律，及其对下部中段充填法采场稳定性的影响作用，结合研究结论提出协同开采过程中的安全控制措施。（3）针对矿山下向分层胶结充填法采场出现成片非连续采空区易发生采场失稳的问题，研究造成失稳的本质原因，并提出下部胶结充填采场稳定性的关键技术措施。（4）采用微地震监测技术，对矿区崩落法与充填法协同开采过程中的采区稳定性进行实时、动态监测，确保矿山生产安全。1.3.3研究方案本文拟采用实地调研、理论计算、数值模拟以及现场监测等手段相结合的研究方法对该矿山西二采区崩落法与充填法协同开采过程中下部中段充填采场的稳定性问题进行了系统研究，主要技术路线见图1-5所示。图1-5技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层充填体在动静载荷作用下的力学特性研究[J]. 马小瑞,康虔,赵曼,唐伟鸿. 矿业研究与开发. 2019(10)
[2]程潮铁矿充填体下部崩落采场稳定性分析[J]. 许梦国,谭涛,程爱平,王平,李丹峰,杨洋. 金属矿山. 2019(05)
[3]循环冲击下胶结充填体动载力学特性试验研究[J]. 谭玉叶,汪杰,宋卫东,徐琳慧,曹帅. 采矿与安全工程学报. 2019(01)
[4]陡倾矿体充填法采矿充填体稳定性研究[J]. 马凤山,刘锋,郭捷,卢蓉,郭慧高,寇永渊. 工程地质学报. 2018(05)
[5]水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则[J]. 汪杰,宋卫东,谭玉叶,付建新,曹帅. 岩土力学. 2019(05)
[6]尾砂胶结充填体三维空间强度分布相似模拟试验研究[J]. 李文臣,郭利杰,陈鑫政,李宗楠,李欣. 黄金科学技术. 2018(04)
[7]充填开采覆岩变形破坏数值模拟研究[J]. 李旭波,李旭鹏. 山东煤炭科技. 2018(08)
[8]崩落转充填开采地压显现规律及稳定性监测[J]. 余昕,何志义,宋卫东,谭玉叶. 化工矿物与加工. 2018(07)
[9]SHPB试验中高低温作用后深部砂岩破碎程度与能量耗散关系分析[J]. 张蓉蓉,经来旺. 煤炭学报. 2018(07)
[10]基于量纲分析法的分段嗣后充填法采空区顶板稳定性判别[J]. 姜桂鹏,杨桂涛,刘新刚. 世界有色金属. 2018(08)
博士论文
[1]胶结充填体结构与动力学特性研究及应用[D]. 曹帅.北京科技大学 2017
[2]空场嗣后充填连续开采胶结体强度模型及其应用[D]. 王俊.昆明理工大学 2017
硕士论文
[1]膨润土对胶结充填体动静态力学特性的影响研究[D]. 余姚.江西理工大学 2019
[2]掺早强剂全尾砂胶结充填体的动静态力学特性试验[D]. 李雪珍.江西理工大学 2017
[3]羊拉铜矿里农矿段采空区稳定性分析[D]. 江春明.昆明理工大学 2017
[4]地下深孔爆破振动作用下采空区及充填体稳定性研究[D]. 刘王政.华北理工大学 2016
本文编号：3517829
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西二采区下向水平分层胶结充填采矿法
西南科技大学硕士学位论文-2-然而，近年来全球矿业经济不景气，镍产品的价格持续走低，图1-2给出了2009~2018年的镍矿价格变化情况，可见从2012年开始，镍价格发生大幅下降，并在2016年跌至6.5万元/t。根据矿山财务经济核算结果可知，在2016年的市场经济情况下，西二采区贫矿的采矿成本在270元/t左右，此时只有当镍价高于11.5万元/t时，采用胶结充填法开采方能盈利，否则矿山将面临生产亏损。再加之，近年来赤道地区红土镍矿的开发逐渐形成规模，据相关机构预测，在今后相当长一段时间内镍价都很难大幅上涨，甚至不排除继续下滑的可能。在此情况下，西二采区的生存和发展受到巨大威胁。要突破生存困境，矿山亟需将当前高成本的胶结充填法转变为另外一种安全高效、低成本的采矿方法。图1-2近十年镍价变化趋势此外，2016年西二采区在1610m水平5～7行范围胶结充填体意外发生大面积垮塌并贯通至地表，形成较大的地表塌陷区，导致西二采区1610m分层5～7行范围胶结充填体与上部覆岩的大面积冒落以及整体失稳，如图1-3所示。西二采区1610m水平发生的胶结充填体垮塌事件导致上部采场1554m中段胶结充填采矿完全停产。西二采区1610m水平胶结充填体意外大面积垮塌事件的发生，进一步坚定和加快了该矿山推进新型、高效、低成本采矿方法研究的决心和进度。主井副井充填钻孔风井1554-1430采准斜坡道1554-1650采准斜坡道西二充填系统示意图17381738制浆站1#充填钻孔2#充填钻孔4#充填钻孔5#充填钻孔6#充填钻孔3#充填钻孔1610分段57911地表塌陷区域受垮塌影响区域图1-3西二采区垮塌状况示意图
西南科技大学硕士学位论文-10-本课题研究的主要目标是解决矿区崩落法与充填法在同一采区协同作业时的安全生产问题，主要包括上部无底柱分段崩落法开采对下部胶结充填体稳定性的影响作用以及胶结充填采场在大面积相邻非连续采空区群条件下的采场稳定性问题，并提出确保下部胶结充填体稳定的方法与技术措施，实现矿区的崩落法与充填法安全高效协同开采。1.3.2研究内容本次研究主要针对该矿山西二采区下部胶结充填采场稳定性的影响因素，以及上部中段无底柱分段崩落法采矿过程对下部胶结充填体的受力状态等内容等进行分析与研究。主要研究内容如下：（1）全面分析总结影响下部中段胶结充填采场稳定性的关键因素，并利用层次分析法对主要因素进行权重排序，指明胶结充填法采场稳定性的主要控制方向，并提出相应的对策（2）结合矿山实际情况，构建数值模型还原崩落法与充填法协同开采复杂局面，利用数值模拟方法重点研究上部中段崩落法采矿过程中的采区地应力演化规律，及其对下部中段充填法采场稳定性的影响作用，结合研究结论提出协同开采过程中的安全控制措施。（3）针对矿山下向分层胶结充填法采场出现成片非连续采空区易发生采场失稳的问题，研究造成失稳的本质原因，并提出下部胶结充填采场稳定性的关键技术措施。（4）采用微地震监测技术，对矿区崩落法与充填法协同开采过程中的采区稳定性进行实时、动态监测，确保矿山生产安全。1.3.3研究方案本文拟采用实地调研、理论计算、数值模拟以及现场监测等手段相结合的研究方法对该矿山西二采区崩落法与充填法协同开采过程中下部中段充填采场的稳定性问题进行了系统研究，主要技术路线见图1-5所示。图1-5技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层充填体在动静载荷作用下的力学特性研究[J]. 马小瑞,康虔,赵曼,唐伟鸿. 矿业研究与开发. 2019(10)
[2]程潮铁矿充填体下部崩落采场稳定性分析[J]. 许梦国,谭涛,程爱平,王平,李丹峰,杨洋. 金属矿山. 2019(05)
[3]循环冲击下胶结充填体动载力学特性试验研究[J]. 谭玉叶,汪杰,宋卫东,徐琳慧,曹帅. 采矿与安全工程学报. 2019(01)
[4]陡倾矿体充填法采矿充填体稳定性研究[J]. 马凤山,刘锋,郭捷,卢蓉,郭慧高,寇永渊. 工程地质学报. 2018(05)
[5]水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则[J]. 汪杰,宋卫东,谭玉叶,付建新,曹帅. 岩土力学. 2019(05)
[6]尾砂胶结充填体三维空间强度分布相似模拟试验研究[J]. 李文臣,郭利杰,陈鑫政,李宗楠,李欣. 黄金科学技术. 2018(04)
[7]充填开采覆岩变形破坏数值模拟研究[J]. 李旭波,李旭鹏. 山东煤炭科技. 2018(08)
[8]崩落转充填开采地压显现规律及稳定性监测[J]. 余昕,何志义,宋卫东,谭玉叶. 化工矿物与加工. 2018(07)
[9]SHPB试验中高低温作用后深部砂岩破碎程度与能量耗散关系分析[J]. 张蓉蓉,经来旺. 煤炭学报. 2018(07)
[10]基于量纲分析法的分段嗣后充填法采空区顶板稳定性判别[J]. 姜桂鹏,杨桂涛,刘新刚. 世界有色金属. 2018(08)
博士论文
[1]胶结充填体结构与动力学特性研究及应用[D]. 曹帅.北京科技大学 2017
[2]空场嗣后充填连续开采胶结体强度模型及其应用[D]. 王俊.昆明理工大学 2017
硕士论文
[1]膨润土对胶结充填体动静态力学特性的影响研究[D]. 余姚.江西理工大学 2019
[2]掺早强剂全尾砂胶结充填体的动静态力学特性试验[D]. 李雪珍.江西理工大学 2017
[3]羊拉铜矿里农矿段采空区稳定性分析[D]. 江春明.昆明理工大学 2017
[4]地下深孔爆破振动作用下采空区及充填体稳定性研究[D]. 刘王政.华北理工大学 2016
本文编号：3517829
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3517829.html
