房柱法開采石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理及穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)石膏等非金屬自然資源的需求量越來越大，我國石膏開采量大致以10%的速度增長。石膏礦山主要采用房柱法開采，遺留下來的采空區(qū)嚴(yán)重威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，成為制約礦山安全生產(chǎn)的瓶頸。近年來，石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)造成的重大傷亡事頻頻發(fā)生，采空區(qū)穩(wěn)定性研究已成為影響到礦山資源的合理回收、礦山工作人員安全以及降低地表損失的緊迫課題，對(duì)礦山安全開采具有重大現(xiàn)實(shí)的意義。 通過對(duì)湖南常德、湘潭、瀏陽、廣西合浦等地區(qū)大量石膏礦山地

2、下采空區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查以及相關(guān)資料調(diào)研，本文開展了石膏物理力學(xué)性能室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理研究，并以某石膏礦為例，對(duì)其采空區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)了研究。 對(duì)23家石膏礦山的硬石膏、二水石膏試樣進(jìn)行了常規(guī)物理力學(xué)性能試驗(yàn)，開展了硬石膏飽水條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)以及常規(guī)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)。分析了二水石膏與硬石膏強(qiáng)度差異的原因、水對(duì)石膏強(qiáng)度的影響以及石膏三軸抗壓強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度和峰值應(yīng)變隨圍壓增加的變化規(guī)律，利用損傷力學(xué)理論推導(dǎo)和建立了石膏的損傷

3、本構(gòu)模型。 分析了礦柱穩(wěn)定性影響因素、破壞模式以及破壞機(jī)理，總結(jié)和歸納出采空區(qū)頂板失穩(wěn)主要有整體坍塌、筒冒型冒落和拱冒型冒落三種模式，并分析了其力學(xué)機(jī)理。 采用多種方法對(duì)某石膏礦山的礦柱和采場頂板穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算，分析了該石膏礦山采空區(qū)的穩(wěn)定性狀況，為礦山制定相應(yīng)的安全對(duì)策措施提供了科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)。 采用有限單元法對(duì)上下分層開采時(shí)礦柱不同重疊情況下的穩(wěn)定狀況計(jì)算分析得出：上下分層礦柱留設(shè)不當(dāng)將造成礦柱失去支撐而潰