弓长岭东南塌陷区废石结拱条件与危害防止技术研究

论文摘要

弓长岭铁矿东南区为沉积变质矿床,包含上、下两条含铁带,目前上含铁带由露天(大砬子采区)开采,采场坑底标高在460m水平；下含铁带由井下(中茨采区)应用浅孔留矿法开采,已开采到152m水平。两采区垂直高差达308m。下含铁带超深开采的结果,使露天台阶的一部分进入地下开采的错动带内。现今井下回采的采空区已冒透地表,而露天排岩场设置在塌陷区附近,并不断地向塌陷区排岩。东南区的上、下含铁带的回采顺序与常规相反,这种新的回采方式简化了露天排岩方式与排岩成本,但能否保障安全生产?为回答这一问题,本论文研究了塌陷区废石散体的流动规律。分析得出,塌陷坑散体属于非理想的松散介质,其重要特征是松散性和流动性,但是它们又与决定其内部结构的各项物理力学参数有着密不可分的联系。影响散体流动特征的因素较多,需抓住其中能充分反映散体流动特征及其规律性的主要因素,加以研究,得出所需结论。对于弓矿东南区的塌陷区而言,主要危害在于陷落危害,而陷落危害源于散体下移过程中废石结拱和结拱后的突然垮落。根据弓矿东南塌陷区的实际情况,废石散体的块度和边界条件,是造成废石散体可能结拱与流动卡堵的主要因素。为此,我们进行了塌陷坑边界条件观察与废石散体块度测定工作,在此基础上,进行了室内散体流动结拱实验。实验研究得出,弓矿东南区塌陷坑内的散体,流动中结拱的可能性很小,现行开采方式可以实现安全生产。但为确保生产安全,需将平底出矿的浅孔留矿改为无底柱分段崩落法,以增加扰动频率与减小散体移动落差。同时增大露天向塌陷坑排岩的强度和控制排岩块度,确保塌陷坑散体流动的连续性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究目的
• 1.1.3 实际意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 散体流动性理论
• 1.2.2 散体流动性实验
• 1.3 本文研究内容及步骤
• 第2章 东南塌陷区现状调查
• 2.1 塌陷区形态
• 2.1.1 塌陷区概况
• 2.1.2 地表塌陷区
• 2.1.3 下含铁带采掘现状
• 2.2 岩体冒落块度分析
• 2.2.1 地质概况
• 2.2.2 矿岩物理力学性质
• 2.2.3 工程地质
• 2.2.4 结构面调查
• 2.2.5 岩体结构面调查结果
• 2.3 废石块度调查统计
• 2.3.1 中茨露天调研内容
• 2.3.2 中茨井下152m水平出矿口调研
• 2.4 块度评估
• 2.4.1 数据及调研资料分析
• 2.4.2 评估结果
• 2.5 废石散体描述
• 第3章 物理实验模拟
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 实验描述
• 3.2.2 基础实验
• 3.2.3 塌陷坑内废石流动模拟
• 3.3 实验结果
• 第4章 散体结拱侧压力分析
• 4.1 散体结拱理论简介
• 4.2 无限长缝隙型断面的结拱
• 4.3 圆形断面的结拱
• 4.4 任意形状断面的结拱
• 第5章 塌陷区结拱危害及防止方法
• 5.1 塌陷区废石结拱危害
• 5.1.1 废石结拱的影响
• 5.1.2 废石结拱对露天的影响
• 5.1.3 废石结拱对中茨井下采矿的影响
• 5.2 中茨152m水平采场安全评价
• 5.3 塌陷区废石结拱防止方法
• 5.3.1 放矿结拱防止经验
• 5.3.2 塌陷内废石结拱防止
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢