锡矿山建筑物下采空区稳定性分析与残矿回收技术研究

论文摘要

锡矿山锑矿矿区地表分布有学校、厂房及居民楼等重要建筑物,不允许地下开采产生大的地压而使其遭受破坏。另外,近地表有大量未处理民采空区。采空区可能诱发地面塌陷,危及地表建筑物和构筑物的安全,为此开展锡矿山建筑物下采空区稳定性分析与残矿回收技术课题的研究。本文主要包括以下几方面研究内容:（1）通过对锡矿山的现场地质调查和矿山地质资料的收集整理,掌握了矿区的工程地质条件,水文地质条件,并通过分析得出采空区的规模与分布情况以及地表建筑物的分布情况。（2）进行了岩石物理力学参数的试验,获得了矿区内各种矿岩的力学参数。（3）建立三维弹塑性有限元模型,对采空区围岩和地表建筑物地基的稳定性进行非线性有限元数值模拟分析。模拟结果表明,采空区存在破坏的可能。提出矿区内老采空区处理的措施。（4）提出了残矿回收方案,并对采矿方法和开采工艺进行了数值模拟,以获得合理的采场结构参数和开采工艺。取得的主要研究成果有:采用上向水平分层尾砂胶结充填法,先用胶结充填法回采矿柱,再用尾砂充填法回采矿房。矿柱宽度为8m,矿房跨度为12m。分层高度为2.5-3m,最大控顶高度为10m。项目的研究为锡矿山锑矿矿区的采空区处理和残矿的回收提出了安全、经济和技术合理的方案,这也可为其它金属矿山建筑物下矿床开采提供参考。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 地下开采对地表建筑物影响的研究现状
• 1.2.1 充填采矿法
• 1.2.2 条带开采法
• 1.3 采矿引起地表建筑物沉陷控制技术的研究现状
• 1.3.1 留设保护矿柱法
• 1.3.2 井下采空区充填法
• 1.3.3 局部开采法
• 1.3.4 离层充填法
• 1.4 采场结构参数对采场稳定性影响数值模拟分析的研究现状
• 1.5 研究内容、方法和技术路线
• 1.5.1 研究内容、方法
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 矿区地质条件
• 2.1 矿区地质情况
• 2.1.1 地层和岩性与成矿关系
• 2.1.2 构造特征与成矿关系
• 2.1.3 火成岩活动与成矿关系
• 2.2 矿床地质
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 构造
• 2.2.3 矿体
• 2.3 矿石特征
• 2.4 开采技术条件
• 2.4.1 水文地质条件
• 2.4.2 工程地质条件
• 2.4.3 底板岩石的稳定性对开采的影响
• 第三章 地表建筑物与采空区分布情况调查
• 3.1 地表建筑物分布情况
• 3.2 地下采空区分布情况
• 3.2.1 采空区的危害
• 3.2.2 采空区形成原因
• 3.2.3 采空区规模
• 3.3 结论
• 第四章 岩石物理力学参数试验
• 4.1 引言
• 4.2 RMT-150B伺服控制试验系统简介
• 4.2.1 性能指标
• 4.2.2 主要功能
• 4.2.3 单轴抗压试验、间接拉伸试验、三轴抗压强度试验操作过程
• 4.3 试样加工与测试
• 4.3.1 试样的选取及加工
• 4.3.2 数据处理
• 4.4 试样结果
• 4.5 结论
• 第五章 采空区围岩稳定性弹塑性有限元分析
• 5.1 有限元分析与ABAQUS软件
• 5.1.1 有限元法基本原理
• 5.1.2 有限元分析过程简介
• 5.1.3 ABAQUS软件的特点
• 5.1.4 ABAQUS各模块介绍和分析范围
• 5.2 采空区围岩失稳机理
• 5.2.1 采空区稳定性分析的非线性力学理论
• 5.2.2 采空区地基稳定性分析的非线性有限元理论
• 5.3 采空区围岩稳定性和地表建筑物地基稳定性有限元模拟
• 5.3.1 采空区模型的模拟
• 5.4 采空区处理措施
• 5.4.1 采空区处理方法
• 5.4.2 采空区处理
• 5.5 结论
• 第六章 采矿工艺的有限元数值模拟
• 6.1 锡矿山五窿道矿区采矿方法选择
• 6.2 基于ABAQUS的采矿工艺数值模拟
• 6.2.1 采矿工艺的数值模拟
• 6.2.2 不同跨度的采场稳定性模拟分析
• 6.3 胶结充填采矿法经济效益分析
• 6.4 结论
• 第七章 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 读研期间发表的论文
• 致谢