【摘要】：埋深超千米的金屬礦山由于地應力增大誘發(fā)的巖爆問題日益凸顯。深部開采地應力大,出現(xiàn)的開采技術問題多,根據(jù)礦床開采技術條件和礦體賦存特征,合理選擇何種采礦方法和何種采場結構參數(shù)以實現(xiàn)礦山安全高效開采,保證礦山可持續(xù)生產(chǎn),是目前越來越多金屬礦山迫切需要解決的重大技術問題。本文以某鉛鋅礦的開采為研究對象,首先采用實驗室試驗、理論分析的方法對礦區(qū)巖爆傾向性進行了分析和判定,針對該礦床埋深較深,深部構造應力場強烈,圍巖具有巖爆傾向且礦體本身形態(tài)復雜多樣的特點,采用現(xiàn)場調查、理論分析和數(shù)值模擬等方法,在礦山采礦方法優(yōu)選、采場結構參數(shù)優(yōu)化研究和巷道開挖巖爆預測與判定等方面進行了系統(tǒng)深入的分析和研究,以期保證礦山安全高效可持續(xù)開采。主要研究內容及成果包括:(1)在查閱礦區(qū)地質資料并對礦山工程地質情況進行現(xiàn)場調查研究的基礎上,對礦區(qū)主要礦石和巖石進行物理力學參數(shù)測試試驗,并采用廣義Hoek-Bown準則進行折減,得到巖體力學參數(shù),為后續(xù)的分析與計算提供可靠準確的基礎資料。(2)對表征巖爆傾向性的4種常用指標(巖石脆性系數(shù)K、有效沖擊能量指標W、彈性變形能量指數(shù)WET和沖擊能量指數(shù)WCF)進行試驗并計算,并采用以巖石脆性系數(shù)K和有效沖擊能量指標W作為主要綜合判定指標,彈性變形能量指數(shù)WET和沖擊能量指數(shù)WCF為輔助指標的判定方法,對礦區(qū)巖石巖爆傾向性進行綜合判定。理論與實踐表明,該判定方法客觀科學。(3)針對礦床埋深較深,深部構造應力場強烈,在未來開采中將受到巖爆威脅且礦體形態(tài)復雜多樣等特點,初步選擇了5種適合于該礦床開采的采礦方法,再采用基于熵權—理想點理論方法對礦山采礦方法進行優(yōu)選,最終得出上向水平分層進路充填法為經(jīng)濟、技術和安全各方面綜合考慮對該礦床最合理的采礦方法。(4)采用ANSYS-FLAC3D兩種軟件的耦合建立了采場幾何模型,模擬和計算了采場在開挖和充填過程中的應力、豎向位移、塑性區(qū)的分布規(guī)律和采場穩(wěn)定性情況。經(jīng)過安全和經(jīng)濟兩方面初步篩選,得出開采方案4、方案7、方案14和方案16為采場穩(wěn)定性較好且生產(chǎn)能力相對較大的開采方案。(5)采用模糊數(shù)學—層次分析法理論建立了采場結構參數(shù)綜合優(yōu)選模型,構建了由經(jīng)濟、技術、安全3方面8個評價指標組成的模糊綜合評價體系,計算并得出了初選出的4種開采方案優(yōu)越度值。依據(jù)離差函數(shù)特征,開采方案14綜合優(yōu)越度最高,即最終采用4m×4m(寬×高)進路、全部膠結充填的開采方案。(6)從巖爆發(fā)生的內因和外因兩方面出發(fā),對巷道開挖巖爆的發(fā)生情況進行了綜合預測與評價。在巖爆傾向性判定基礎上,模擬和計算了在礦區(qū)有巖爆傾向的兩種巖體中開挖巷道時,巷道邊壁圍巖最大主應力值分布規(guī)律,并利用相關理論分析和判斷了巷道可能發(fā)生不同等級巖爆時對應的臨界埋深。
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【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD31;TD862

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本文編號：2363262