采空區(qū)是礦山重要危險(xiǎn)源,殘礦回采是提高資源回收率的有效途徑。在對(duì)殘礦資源進(jìn)行二次開(kāi)采的過(guò)程中,采空區(qū)群的巖體應(yīng)力超過(guò)其極限強(qiáng)度達(dá)到動(dòng)態(tài)失穩(wěn)狀態(tài)時(shí),容易引發(fā)圍巖破碎、頂板冒落、地表塌陷等災(zāi)害事故。因此,開(kāi)展采空區(qū)群動(dòng)態(tài)失穩(wěn)響應(yīng)及控制研究,對(duì)于金屬礦山殘礦資源的安全殘采具有十分重要的意義。論文以某大型金礦山采空區(qū)群為研究對(duì)象,在現(xiàn)場(chǎng)踏勘的基礎(chǔ)上,借助振動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論以及數(shù)值模擬法,開(kāi)展了殘采過(guò)程中采空區(qū)群動(dòng)態(tài)失穩(wěn)響應(yīng)和控制研究。論文的主要工作與成果如下:(1)在對(duì)某大型金礦地下采空區(qū)群調(diào)查的基礎(chǔ)上,研究了結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)基本理論和方法,主要包括動(dòng)力分析理論、動(dòng)力分析模型法、動(dòng)力響應(yīng)方程分析方法等,進(jìn)而分析了單一水平和縱向采空區(qū)群動(dòng)態(tài)失穩(wěn)響應(yīng)。(2)提出采空區(qū)群多自由度動(dòng)力響應(yīng)模型法,通過(guò)算例和監(jiān)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了多自由度模型法的合理性,分析了采空區(qū)群的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。利用彈簧模塊和阻尼模塊處理空區(qū)群內(nèi)部頂板與間柱之間的交叉鏈接問(wèn)題,分析結(jié)果更加貼近工程體本質(zhì)特征;采用Newmark-β法和Matlab自編程序解決了采空區(qū)群動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算效率低、精度差的難題;與數(shù)值模擬法和現(xiàn)場(chǎng)位移沉降結(jié)果相對(duì)比,多自由度模型法可直觀地揭示采空區(qū)群的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。(3)根據(jù)某金礦山空區(qū)群可能存在的16種殘采技術(shù)方案,結(jié)合多自由度模型法和MIDAS/GTS數(shù)值模擬法,對(duì)采空區(qū)群的動(dòng)力響應(yīng)特征進(jìn)行了分析,提出了最優(yōu)回采方案。綜合分析結(jié)果可知,多中段空區(qū)頂板殘采中方案3最為合適;多中段空區(qū)間柱殘采中方案9最為合適;多中段空區(qū)頂板和間柱組合殘采中方案12最為合適。(4)分別構(gòu)建靜力特征和動(dòng)力特征模型,分析了采空區(qū)群在充填后的靜力特征和動(dòng)力特征參數(shù),并綜合評(píng)估了充填后的效果。靜力特征參數(shù)分析結(jié)果表明,拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分布范圍整體左移和上移,剪切應(yīng)力完全由間柱轉(zhuǎn)移到充填體內(nèi);動(dòng)力特征參數(shù)分析結(jié)果表明,充填后采空區(qū)群內(nèi)部的應(yīng)力集中發(fā)生了轉(zhuǎn)移,采空區(qū)群巖體的位移及速度響應(yīng)大幅下降;綜合分析可知,充填后采空區(qū)群具有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,研究成果為采空區(qū)群殘礦過(guò)程中動(dòng)態(tài)失穩(wěn)工程控制提供了理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD325.3
【部分圖文】：

目前我國(guó) 92%以上的一次性能源、80%以上的工業(yè)原料取自礦產(chǎn)資源，產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用已成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障[1]。但是，由于礦產(chǎn)資源長(zhǎng)時(shí)的開(kāi)采，導(dǎo)致其儲(chǔ)量不斷下降，為了保證礦產(chǎn)資源使用的持續(xù)性，在尋找新的礦產(chǎn)資的同時(shí)，可對(duì)礦山礦床開(kāi)采后遺留的殘礦資源進(jìn)行二次開(kāi)采。因此，殘礦資源的綜合用就成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。地下金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中形成了密集的采空區(qū)群，遺留下大量的殘礦資源。由于期受到爆破動(dòng)荷載振動(dòng)效應(yīng)的作用，破壞了礦山初始應(yīng)力平衡，在巖體中形成了二次力分布而產(chǎn)生次生應(yīng)力場(chǎng)，在次生應(yīng)力場(chǎng)作用下，采空區(qū)群巖體發(fā)生變形、非連續(xù)破和移動(dòng)，一直達(dá)到新的平衡為止。在對(duì)殘礦資源進(jìn)行二次開(kāi)采的過(guò)程中，采空區(qū)群的體應(yīng)力超過(guò)了其極限強(qiáng)度達(dá)到某一臨界失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)引發(fā)圍巖破碎（圖 1-1）、板冒落、地表塌陷（圖 1-2）等一系列的采空區(qū)災(zāi)害事故，危害了礦山的地面形態(tài)，壞地貌自然景觀，影響了耕地質(zhì)量，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

目前我國(guó) 92%以上的一次性能源、80%以上的工業(yè)原料取自礦產(chǎn)資源，產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用已成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障[1]。但是，由于礦產(chǎn)資源長(zhǎng)時(shí)的開(kāi)采，導(dǎo)致其儲(chǔ)量不斷下降，為了保證礦產(chǎn)資源使用的持續(xù)性，在尋找新的礦產(chǎn)資的同時(shí)，可對(duì)礦山礦床開(kāi)采后遺留的殘礦資源進(jìn)行二次開(kāi)采。因此，殘礦資源的綜合用就成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。地下金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中形成了密集的采空區(qū)群，遺留下大量的殘礦資源。由于期受到爆破動(dòng)荷載振動(dòng)效應(yīng)的作用，破壞了礦山初始應(yīng)力平衡，在巖體中形成了二次力分布而產(chǎn)生次生應(yīng)力場(chǎng)，在次生應(yīng)力場(chǎng)作用下，采空區(qū)群巖體發(fā)生變形、非連續(xù)破和移動(dòng)，一直達(dá)到新的平衡為止。在對(duì)殘礦資源進(jìn)行二次開(kāi)采的過(guò)程中，采空區(qū)群的體應(yīng)力超過(guò)了其極限強(qiáng)度達(dá)到某一臨界失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)引發(fā)圍巖破碎（圖 1-1）、板冒落、地表塌陷（圖 1-2）等一系列的采空區(qū)災(zāi)害事故，危害了礦山的地面形態(tài)，壞地貌自然景觀，影響了耕地質(zhì)量，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文型進(jìn)行研究如圖 1-3 所示,然而實(shí)際中建立真實(shí)的數(shù)學(xué)模型分析該采空區(qū)的穩(wěn)定性比較困難，但是考慮到小規(guī)模的頂板冒落一般都是從某一部分的頂板開(kāi)始，然后擴(kuò)展到周圍巖體，最終發(fā)生大規(guī)模冒落這一事實(shí)，可以將其簡(jiǎn)化為頂板一礦柱系統(tǒng)如圖 1-4 所示
【參考文獻(xiàn)】

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10 馬雄忠;王文杰;莫煥東;錢立;;基于聲發(fā)射的采空區(qū)穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)價(jià)[J];化工礦物與加工;2014年04期

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6 王雪艷;基于可靠度理論的采空區(qū)穩(wěn)定性研究[D];中南大學(xué);2013年

7 文興;非連續(xù)復(fù)雜群采空區(qū)穩(wěn)定性分析與治理方案研究[D];中南大學(xué);2012年

8 彭林;復(fù)雜采空區(qū)三維建模及穩(wěn)定性分析研究[D];江西理工大學(xué);2012年

9 王東華;上向分層全尾砂膠結(jié)充填法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

10 張行成;基于多源信息融合理論的采空區(qū)穩(wěn)定性分析[D];中南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2847802