复杂磷矿层房柱开采采场稳定性数值模拟分析

发布时间：2017-08-10 20:14

  本文关键词：复杂磷矿层房柱开采采场稳定性数值模拟分析

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【摘要】：缓倾斜中厚矿体的开采是一个世界采矿技术难题。目前国内在缓倾斜矿体开采中,主要采用房柱法和有底部结构的分段空场采矿法。本文以鄂西某缓倾斜中厚磷矿矿体为依托,综合运用文献查阅、理论分析和数值模拟等多种手段,通过理论分析验算对房柱法开采条件下采场结构参数进行初拟,然后借助有限元软件对选用的采场结构参数进行数值模拟,从而论证所选采场结构参数的合理性,为矿山安全、经济、高效生产提供一定的参考。主要研究内容和结论如下:(1)根据企业提供的相关资料,了解该矿区基本概况,对矿区及周边地形地貌、岩矿体结构、开采方法等进行总结。(2)查阅和搜集大量相关文献资料,对采空区变形破坏机理、状态、形式及采场稳定性影响因素等理论知识进行总结分析;通过采空区临界深度、顶板破坏高度、矿柱稳定性三方面的理论验算,对采场结构参数进行初拟,提出较为合理的采场结构参数,即Ph1:矿柱尺寸为10m×10m,矿房宽度10m,矿柱间距7.5m;Ph3:矿柱尺寸为8m×8m,矿房宽度12m,矿柱间距9.5m。(3)针对提出的采场结构参数,运用FLAC~(3D)有限元软件对不同工况下采场的受力与稳定性状况进行数值模拟,分析采场应力、位移、塑性区分布规律及变化过程,从而论证所拟定的采场结构参数的合理性。数值模拟表明,理论验算得出的采场结构参数与模拟结果具有一致性,是可行的,拟定的采场结构参数基本可满足采场安全、高效开采条件下稳定性要求。(4)通过数值模拟,总结了开采过程中采场地压分布规律和底板沉降位移规律:随着矿体的开采,采空区两侧的岩体应力释放明显,初始应力平衡体系被破坏;采空区顶板中央位置下沉位移最大,距离开采范围越远,岩体位移就越小;充填体的存在,使得采场临空面消失,改变了采场帮壁的应力状态,相对提高了开采条件下围岩自身的强度和承载能力,使围岩移动受到限制,变形得到缓解。
【关键词】：缓倾斜中厚矿体 房柱法开采 采场结构 采场稳定性 FLAC3D数值模拟
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD871
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题依据及研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究内容及技术路线12-14
• 第2章 矿山基本概况14-20
• 2.1 自然地理条件14
• 2.2 地质条件14
• 2.3 地质构造与地震14-15
• 2.4 水文地质特征15-20
• 2.4.1 含（透）水层15-16
• 2.4.2 岩溶、裂隙、断层16-17
• 2.4.3 隔水层17
• 2.4.4 地下水补径排条件17-18
• 2.4.5 矿床充水因素18-20
• 第3章 采空区破坏机理与采场结构参数初拟20-32
• 3.1 塌陷机理20-21
• 3.2 采场稳定性影响因素21
• 3.3 采场结构参数初拟21-28
• 3.3.1 开采方法21-22
• 3.3.2 矿房矿柱尺寸的确定22-23
• 3.3.2.1 矿房极限跨度的确定22
• 3.3.2.2 矿柱尺寸的确定22-23
• 3.3.3 采场稳定性理论验算23-28
• 3.3.3.1 按采空区临界深度验算23-24
• 3.3.3.2 按顶板破坏高度验算24-25
• 3.3.3.3 按矿柱稳定性验算25-28
• 附图1：Ph1矿层采场结构分布图28-30
• 附图2：Ph3矿层采场结构分布图30-32
• 第4章 采场稳定性数值模拟32-66
• 4.1 FLAC~(3D)软件简介32-35
• 4.1.1 概述32-33
• 4.1.2 FLAC~(3D)计算原理33-35
• 4.2 FLAC~(3D)可解决的采矿工程中的问题35-36
• 4.3 模型建立36-41
• 4.3.1 数值计算模型基本假设36-38
• 4.3.2 计算模型构建38
• 4.3.3 边界条件38-39
• 4.3.4 介质力学模型与破坏准则39-40
• 4.3.5 矿岩力学参数的确定40
• 4.3.6 初始应力场40-41
• 4.4 数值模拟41-64
• 4.4.1 工况一：ph_1矿层矿柱开采42-45
• 4.4.2 工况二：ph_1矿层矿柱充填45-49
• 4.4.3 工况三：ph_1矿层矿房回采49-53
• 4.4.4 工况四：ph_1矿层矿房尾砂胶结充填53-56
• 4.4.5 工况五：ph_3矿层矿房开采56-60
• 4.4.6 工况六：ph_3矿层矿房全尾砂充填60-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士期间已发表的论文74-76
• 致谢76

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1 许雅琦;复杂磷矿层房柱开采采场稳定性数值模拟分析[D];武汉工程大学;2016年

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本文编号：652455