龙首矿贫矿体崩落采矿中第一个底部结构力学稳定性研究

论文摘要

针对金川公司龙首矿西部贫矿体大区阶段连续崩落采矿法,通过实地考察和调查分析矿区地质条件、地质构造和岩石力学性质等现有科研结果,总结了龙首矿大区阶段连续崩落采矿法可能出现的关键性力学问题,并进行了相应的力学模拟计算。崩落采矿的模拟主要包括两个部分:第一部分是以龙首矿西采区24行线为例,建立符合实际采矿历史演变过程的二维有限元模型,研究了早期露天坑开采和接续的地下开采在露天坑底部闭矿顶板中形成的应力集中现象,不妨称之为“应力包”,这一现象与矿区露天坑底部持续隆起的特征相符;第二部分是通过建立三维有限元模型,对矿区大区阶段连续崩落的采矿过程进行了模拟,发现底部结构的受力既秉承了原始“应力包”特征,还显著受到崩落过程的后续影响,在此基础上,给出了在崩落面积不断扩大过程中底部结构受力和变形的时空动态规律。研究成果为矿区未来崩落采矿中底部结构的优化设计提供了理论指导和智力支持,具有现实的工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 崩落采矿法的发展现状及分类
• 1.3 岩石力学与崩落采矿
• 1.4 岩土工程中有限元研究及应用现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 金川矿区构造应力场与地质概况
• 2.1 金川矿区概述
• 2.2 金川矿区地应力
• 2.2.1 金川矿区地应力分布特点
• 2.2.2 金川矿区地应力来源
• 2.3 金川矿区地质概况
• 2.3.1 金川矿区的断层分布
• 2.3.2 金川矿区的岩体强度
• 第三章 金川龙首矿区概况
• 3.1 龙首矿局部断层分布特征与局部地应力场
• 3.2 龙首矿采矿历史及发展态势
• 3.3 龙首矿西采区露天坑简况
• 第四章 金川龙首矿大区阶段崩落采矿
• 4.1 大区阶段崩落采矿法引述
• 4.2 龙首矿大区阶段连续崩落采矿法的时空动态过程简述
• 4.3 龙首矿大区阶段连续崩落采矿过程中的关键性力学问题
• 4.3.1 露天坑周围边坡的稳定性问题
• 4.3.2 大区阶段连续崩落采矿过程中底部结构的稳定性问题
• 第五章 二维力学有限元模型分析
• 5.1 矿体分布及几何特征
• 5.2 二维有限元模型的建立
• 5.2.1 截面的选取
• 5.2.2 模型的几何范围
• 5.2.3 参数的选取
• 5.2.4 边界条件
• 5.2.5 模拟过程的实施
• 5.3 二维弹性有限元模型与塑性破坏准则相结合的模拟结果
• 5.3.1 结论与探讨
• 5.3.2 二维有限元模型的应力云图
• 第六章 三维力学有限元模型分析
• 6.1 三维有限元几何模型
• 6.1.1 矿体及模型的几何范围
• 6.1.2 坐标系统
• 6.1.3 参数的选取
• 6.1.4 边界条件
• 6.1.5 模拟过程的实施
• 6.2 三维弹性有限元模型与塑性破坏准则相结合的模拟结果
• 6.3 结论与探讨
• 6.4 小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢