露天坑下残矿回收安全控制技术研究

论文摘要

铜绿山矿Ⅰ号矿体下部残矿,位于南露天坑下,规模小,埋藏较深；矿体上盘有一大断层将矿体与围岩隔开；下盘为大理岩,溶洞裂隙较发育,透水性较强,矿山长期受民采影响。南露天坑闭坑时,北坑基建剥离废石转入南坑回填,目前回填高度已达到80m,露天坑直接汇水面积约45.8×104m2,积水有可能渗透到井下。矿山拟采用普通上向分层充填采矿法回采Ⅰ号矿体下部残矿,为保证回采作业过程安全,本文主要从以下几个方面进行了深入研究,并提出相应的安全控制技术措施：(1)研究确定了残矿地段岩体力学参数。通过室内岩石力学试验和岩体力学参数工程处理,得出符合工程实际的岩体力学参数。(2)研究确定了下部残矿由露天转入地下开采时露天坑底合理的境界顶柱参数。运用FLAC3D按不同境界顶柱参数进行开挖模拟,对比模拟结果,综合考虑各方面因素,得出最优境界顶柱厚度为15m,采场最优矿柱宽度为7m。(3)研究确定了回采过程中与断层破碎带间的隔离矿柱宽度。运用FLAC3D数值计算得出隔离矿柱的合理宽度为5m。(4)对残矿回采过程中的突水风险进行了评估并提出了控制措施。采用层次分析和模糊评判方法综合运用于采场突水安全评估,提出应进行采准巷道的超前探水等措施来减小突水事故的发生。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究目的和意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 露天转地下境界顶柱的研究现状
• 1.2.2 断层对地下工程影响的研究现状
• 1.2.3 突水预测方法及控制技术研究现状
• 1.3 主要研究内容和方法
• 第二章 矿岩物理力学性质试验及其工程处理
• 2.1 矿岩物理力学性质试验
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试验内容
• 2.1.3 试验结果
• 2.2 岩体力学参数的工程处理
• 2.2.1 处理方法概述
• 2.2.2 岩体质量分类
• 2.2.3 岩体强度参数的工程处理
• 2.2.4 岩体变形参数的工程处理
• 2.3 本章小结
• 第三章 露天转地下残矿回收境界顶柱参数研究
• 3.1 概述
• 3.2 境界顶柱的影响因素及研究方法
• 3.2.1 境界顶柱的影响因素
• 3.2.2 境界顶柱参数的研究方法
• 3.3 数值模型的建立
• 3.3.1 模型的建立及网格划分
• 3.3.2 本构模型及材料参数
• 3.3.3 加载及边界条件
• 3.4 境界顶柱参数的数值模拟研究
• 3.4.1 方案的选定
• 3.4.2 原岩应力分析
• 3.4.3 数值计算及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 隔离矿柱宽度的确定
• 4.1 概述
• 4.2 隔离矿柱的设置原则及研究方法
• 4.2.1 隔离矿柱的设置原则
• 4.2.2 隔离矿柱的研究方法
• 4.3 隔离矿柱宽度的数值模拟研究
• 4.3.1 方案的选定
• 4.3.2 数值计算及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 采场突水风险评估与控制技术研究
• 5.1 概述
• 5.2 采场突水风险评估
• 5.2.1 层次分析法确定指标权重
• 5.2.2 模糊综合评判
• 5.3 采场突水的安全控制技术措施
• 5.3.1 采准巷道开挖中的超前探水
• 5.3.2 矿体回采范围的探水
• 5.3.3 探水可能结果及其相关应急措施
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果