【摘要】：地下工程沖擊地壓具有突發(fā)性、瞬時(shí)性和破壞性等特征,因其產(chǎn)生的危害不容忽視,如何準(zhǔn)確掌握地下開挖擾動(dòng)作用下圍巖應(yīng)力和能量演化機(jī)制、及時(shí)辨識(shí)沖擊危險(xiǎn)區(qū)分布位置是保障安全生產(chǎn)避免災(zāi)害發(fā)生的前提,對(duì)沖擊地壓的發(fā)生機(jī)理、監(jiān)測(cè)方法和辨識(shí)技術(shù)的研究意義重大。本論文以杏山鐵礦為研究對(duì)象,基于采礦資料與地壓監(jiān)測(cè)資料對(duì)杏山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采時(shí)的應(yīng)力和能量演化規(guī)律、沖擊危險(xiǎn)區(qū)分布位置進(jìn)行研究,建立了杏山鐵礦-161m水平的地壓遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),并基于最佳維數(shù)原理對(duì)杏山鐵礦地壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合建模預(yù)測(cè),主要取得以下研究成果:(1)總結(jié)了地下工程沖擊地壓發(fā)生機(jī)理,研究了高地應(yīng)力作用下圍巖的應(yīng)力集聚特征和變形顯現(xiàn)規(guī)律;根據(jù)杏山鐵礦的地質(zhì)勘察資料,從能量角度對(duì)杏山鐵礦的沖擊傾向性進(jìn)行了評(píng)價(jià),并基于圍巖臨界應(yīng)力理論和最小能量原理建立了杏山鐵礦圍巖的沖擊地壓應(yīng)力判據(jù)和能量判據(jù)。(2)結(jié)合工程實(shí)際情況和礦山綜合平面圖,以-143m水平為主要研究對(duì)象,選取杏山鐵礦C19勘探線所在剖面進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算;通過分析巷道掘進(jìn)和礦體回采過程中圍巖的應(yīng)力和能量演化特征,揭示了開采過程中圍巖應(yīng)力場(chǎng)和能量場(chǎng)的分布屬性。(3)利用ArcGIS軟件建立了杏山鐵礦的三維地形圖,并結(jié)合數(shù)值模擬軟件對(duì)-161m待采水平的整個(gè)采區(qū)進(jìn)行三維建模計(jì)算,通過研究礦體回采中圍巖應(yīng)力和能量分布特點(diǎn),區(qū)劃出采場(chǎng)的沖擊危險(xiǎn)區(qū),再結(jié)合沖擊危險(xiǎn)區(qū)的分布特點(diǎn)對(duì)回采工序進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),適當(dāng)調(diào)整回采工序能有效減小圍巖應(yīng)力集中和能量集聚的水平,減小了發(fā)生沖擊地壓的概率。(4)基于三維數(shù)值模擬結(jié)果和工程實(shí)際情況,建立了杏山鐵礦遠(yuǎn)程地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并對(duì)-161m水平進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布控,提出了礦山應(yīng)力監(jiān)測(cè)與位移監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方案,不但節(jié)約成本,而且能夠?qū)Φ貕簽?zāi)害進(jìn)行早期預(yù)警,對(duì)礦山安全生產(chǎn)意義重大。(5)根據(jù)礦山應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),編制Matlab程序,通過不同維數(shù)建模確定了單項(xiàng)預(yù)測(cè)模型的最佳維數(shù),再按照最小二乘原理求取了單項(xiàng)預(yù)測(cè)之間的組合系數(shù),建立了杏山鐵礦基于最佳維數(shù)的組合預(yù)測(cè)模型,并對(duì)應(yīng)力后續(xù)變化趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差分析證明基于最佳維數(shù)的組合預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)精度較高,預(yù)測(cè)結(jié)果較為理想。
【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】：2017
【分類號(hào)】：TD324

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2561847