虎跳崖锑矿13~#矿体采矿方法优化

论文摘要

矿产资源是人类赖以生存、国民经济建设与社会发展的物质基础。随着人类对矿产品需求的不断增加,矿产资源变得越来越少,加上矿产资源的不合理开发利用,造成资源的严重浪费,终将导致资源、环境、经济、社会危机。如何高效、合理、经济、安全地进行矿产资源开发利用,降低资源的损失,减少矿石的贫化,是采矿科学研究的核心内容。在矿山企业生产中,地下采矿方法的选择是一个至关重要的核心问题。采矿方法选择是否正确、合理,不仅对采准、回采工艺本身有着突出的影响,而且还直接关系到整个矿山的其它生产工艺环节,并最终影响着矿床开采的安全、经济效果,因此,在设计中必须给予高度的重视。传统的采矿方法选择,通常采用技术经济评价法,在分析对比各采矿方法的技术经济指标时,只能按同类指标单一地进行优劣程度评估,而难以从全面、综合的角度得出各项技术经济指标对采矿方法的综合影响,并得到一个综合的定量性指标。而且,在采矿方法选择的诸多影响因素中,还存在着许多定性的指标,传统的采矿方法选择并没有将这些指标加以量化以便与其它定量指标一起形成统一的定量综合评定指标。为了克服传统采矿方法选择的局限性,达到全面、准确的择优效果,作者在深入研究传统采矿方法选择的基础上,结合模糊数学的相关理论,创造性地提出了“基于变权法的模糊综合评判优选采矿方法”,为矿业领域采矿方法的选择提供了一种新的研究方法。该方法不但解决了采矿方法的定量评价问题,而且通过变权法能够根据各评估值的大小适当调整各因素的权重。当某项指标相对较低时,利用变权法适当加大该项的权重以降低综合评判值,从而突出了该项的不完善性,最终使得综合评判结果更具有合理性、科学性。本论文使用基于变权法的模糊综合评判对虎跳崖锑矿缓倾斜中厚矿体的采矿方法进行了科学的选择,最终得出切顶中深孔房柱法为该矿山最优采矿方法的结论。本论文采矿方法选择部分主要内容如下：(1)对矿山进行现场调研和地质资料的收集研究,结合矿体开采技术条件,参照类似矿山开采经验,初步选定几种备选采矿方法。(2)根据评价因素的选取原则,详细分析矿山实际情况,确定评判因素集。利用行之有效的层次分析法对评判因素进行两两对比,求出各评判因素的基础权重。(3)利用一定的数学处理方法得到各备选采矿方法的评估向量,根据评估向量及基础权向量,利用变权法即可求得各方案的变权值。(4)选择合适的综合评判函数,由评估向量及变权值,即可计算出基于变权法的模糊综合评判值。按变权综合值的大小,对备选采矿方法的优劣性进行排序,选出最优采矿方法。对于空场采矿法来说,从生产的角度出发,较小的矿柱和较大的矿房尺寸能够提高生产效率和矿石回采率；而从安全的角度考虑,较大的矿柱和较小的矿房尺寸则是保证采场稳定性和安全回采的有效途径。因此,高效回采矿石和采场稳定性成为一对矛盾,采场结构参数的确定确实是一个复杂的问题。在我国矿山生产中,在确定采场结构参数方面,应用比较广泛的是经验类比法。然而,经验类比法在面对一些赋存条件复杂或者没有多少经验可借鉴的工程项目时,往往就显得无能为力了。本论文在确定地下采场结构参数时,采用FLAC3D数值模拟分析软件,对不同采场结构参数下的采场稳定性进行了定性或准定量的分析,得到了较为合理的最优采场结构参数。论文采场结构参数优化部分主要内容如下：(1)根据岩土工程的具体特点,选择合适的本构模型。莫尔库仑模型适用于普通土壤和岩石的力学行为,故本文选用莫尔库仑模型。(2)使用科学合理的方法确定岩体力学参数。准确的岩体力学参数是进行正确模拟的基本条件,在岩体力学参数选取时应十分慎重。(3)针对已选出的采矿方法,结合工程项目实际并应用经验类比法提出几组基本合理的采场结构参数,形成多个备选方案。(4)根据各备选方案的特点,分别建立不同的几何模型,设置合理的初始边界条件。(5)对各备选方案进行严格收敛性分析。本论文通过分析各方案的应力、应变、位移及塑性区,结合岩体的力学破坏特点,对各方案的采场稳定性进行分析比较,得出各方案的采场稳定性评价。(6)在采场能够保证稳定性要求的前提下,结合高回采率、劳动生产率等要求,确定最优的采场结构参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题提出及研究意义
• 1.3 采矿方法选择及采场结构参数优化研究现状
• 1.3.1 采矿方法选择
• 1.3.2 采场结构参数优化
• 1.4 研究内容及方法
• 第二章 基于变权法的多因素模糊决策
• 2.1 应用层次分析法确定各因素的权向量
• 2.1.1 确定判断矩阵
• 2.1.2 根据判断矩阵求出各因素的权向量并进行一致性检验
• 2.2 确定各个方案的评估向量
• 2.3 利用变权法确定各个评估向量的变权值
• 2.4 进行多因素模糊综合决策
• 第三章 FLAC3D简介及莫尔库仑准则
• 3.1 数值模拟计算方法概述
• 3.2 FLAC3D软件简介
• 3.3 本构模型
• 第四章 矿山地质概况
• 4.1 矿区地质
• 4.1.1 地层
• 4.1.2 构造
• 4.1.3 岩浆岩
• 4.1.4 围岩蚀变
• 4.2 矿床特征
• 4.2.1 矿体特征
• 4.2.2 矿石质量及可选性
• 4.3 开采技术条件
• 4.3.1 矿床水文地质
• 4.3.2 矿床工程地质
• 4.3.3 环境地质条件
• 第五章 采矿方法选择
• 5.1 采矿方法选择的基本要求
• 5.2 传统的采矿方法选择
• 5.3 几种备选的采矿方法
• 5.4 基于变权法的多因素模糊决策选择采矿方法
• 5.4.1 采矿方法选择影响因素
• 5.4.2 专家评分
• 5.4.3 确定判断矩阵及基础权重
• 5.4.4 确定各方案的评估向量
• 5.4.5 确定各方案的变权值
• 5.4.6 进行多因素变权模糊综合评判
• 5.5 结论
• 第六章 采场结构参数优化
• 6.1 数值模拟的基本假设
• 6.2 模拟方案的确立
• 6.3 建立几何模型
• 6.4 材料参数确定
• 6.5 初始边界条件
• 6.6 各方案模拟分析
• 6.6.1 初始地应力模拟
• 6.6.2 各方案数值模拟结果
• 6.6.3 最优方案确定
• 6.7 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 结论
• 7.2 不足之处
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间公开发表的论文目录