急傾斜相鄰礦體采動(dòng)影響與采礦方法研究.pdf

1、急傾斜相鄰礦體重復(fù)開(kāi)采引起的夾層變形是一個(gè)復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程,由于不同深度下礦體賦存條件差異較大,重復(fù)采動(dòng)造成圍巖應(yīng)力多次重新分布和多次爆破損傷,變形過(guò)程具有不確定的非線性特征。夾層變形過(guò)程和應(yīng)力分布規(guī)律的研究不僅能指導(dǎo)急傾斜相鄰礦體安全生產(chǎn),而且對(duì)于薄礦脈群、脈狀礦床的開(kāi)采具有借鑒意義。本文以會(huì)寶嶺急傾斜相鄰礦體為研究對(duì)象,在分析總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上,將理論分析、數(shù)值模擬與工程實(shí)例相結(jié)合,基于薄板小撓度理論、最小勢(shì)能原理,推導(dǎo)了簡(jiǎn)化模

2、型的撓度與穩(wěn)定性計(jì)算公式;基于尖點(diǎn)突變理論分析了夾層變形失穩(wěn)的一般規(guī)律,得出夾層位移、能量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,并對(duì)夾層變形定量預(yù)測(cè);基于FLAC3D數(shù)值模擬軟件,研究了急傾斜相鄰礦體上行式開(kāi)采與不同階段礦塊回采順序的采動(dòng)影響;基于地表沉陷指標(biāo)與塑性區(qū)分布,得到最優(yōu)的急傾斜相鄰礦體回采順序,并對(duì)采礦方法進(jìn)行優(yōu)化等。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)急傾斜相鄰礦體特殊形態(tài),結(jié)合薄板小撓度理論、最小勢(shì)能原理將相鄰礦體—夾層系統(tǒng)在沿礦

3、體走向簡(jiǎn)化成不同邊界條件的薄板模型,推導(dǎo)了模型穩(wěn)定性計(jì)算公式;基于平面應(yīng)變基本特征,將系統(tǒng)在垂直走向簡(jiǎn)化成壓桿,應(yīng)用尖點(diǎn)突變理論解釋了夾層失穩(wěn)的原因是由系統(tǒng)平衡點(diǎn)通過(guò)中葉所致。
　　(2)通過(guò)室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)取得了礦區(qū)主要巖石的力學(xué)參數(shù)并工程化處理。根據(jù)系統(tǒng)失穩(wěn)的充要條件推導(dǎo)出系統(tǒng)失穩(wěn)的臨界條件下礦房高度與礦房沿走向長(zhǎng)度關(guān)系式;通過(guò)對(duì)會(huì)寶嶺鐵礦夾層位移、勢(shì)能與時(shí)間關(guān)系的研究與夾層變形規(guī)律的分析,得出夾層最大位移與時(shí)間的函數(shù),并對(duì)上

4、中段夾層位移最大值進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　(3)應(yīng)用FLAC3D數(shù)值模擬軟件研究了會(huì)寶嶺鐵礦相鄰礦體上行式開(kāi)采和不同階段礦塊回采順序下的應(yīng)力變化規(guī)律和夾層位移規(guī)律,以及急傾斜相鄰礦體開(kāi)采前方應(yīng)力分布。將應(yīng)力變化按拋物線類(lèi)型分為四類(lèi),得出對(duì)維護(hù)地壓穩(wěn)定最有利的回采順序是前進(jìn)式雙翼回采。
　　(4)根據(jù)描述地表移動(dòng)狀態(tài)的五個(gè)指標(biāo)和塑性區(qū)分布,得出急傾斜相鄰礦體最優(yōu)階段回采順序是上盤(pán)超前下盤(pán)的上行式回采,同時(shí)分析了地表移動(dòng)狀態(tài)的一般規(guī)律。