東升廟鉛鋅礦2#采空區(qū)圍巖冒落沖擊波危害及防治.pdf

1、東升廟鉛鋅礦地下礦床開采形成的多處采空區(qū)，使巖層發(fā)生位移，應(yīng)力平衡被打破。根據(jù)相關(guān)部門按照目前的采礦現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)，若950m、900m中段連續(xù)采空，其上盤暴露面積、頂板暴露面積將達(dá)到92969m2,采空區(qū)體積達(dá)到1101540m3,如此大范圍的采空區(qū)和暴露頂板將嚴(yán)重威脅礦山的安全生產(chǎn)。鑒于采空區(qū)內(nèi)存在如此大的安全隱患，本文對(duì)采空區(qū)頂板冒落形成的沖擊波進(jìn)行了研究，并解決了冒落產(chǎn)生的沖擊波對(duì)下一階段的安全生產(chǎn)和巷道內(nèi)的人員安全、機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)作

2、的問題。本論文主要采用流體動(dòng)力學(xué)，多孔介質(zhì)流體力學(xué)，動(dòng)網(wǎng)格建模，fluent數(shù)值模擬，對(duì)采空區(qū)的安全問題進(jìn)行了研究，得出如下的結(jié)果：
　　(1)運(yùn)用古典力學(xué)定律和現(xiàn)代濾流理論計(jì)算并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)測數(shù)據(jù)得出緩沖墊層的合理厚度為15m～20m。
　　(2)通過對(duì)冒落體的力學(xué)分析得出冒落體加速度的方程，從而使用 UDF編寫動(dòng)網(wǎng)格同時(shí)對(duì)采區(qū)內(nèi)動(dòng)靜網(wǎng)格重新劃分的方法把網(wǎng)格合并來模擬頂板冒落的過程。
　　(3)通過對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比我

3、們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們使用15m緩沖墊層是沖擊波的總壓不足以威脅下一階段的安全生產(chǎn)和人員所能接受的3KPa風(fēng)壓，但是沖擊波在巷道中的傳播速度仍然達(dá)到52.3m/s遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人體傷害界限。
　　(4)沖擊波在巷道中的傳播距離達(dá)到500m，我們?cè)谏a(chǎn)區(qū)和采空區(qū)之間的巷道中設(shè)置齒形阻波墻，有效的限制沖擊波的傳播速度低于12m/s，保障了行人的安全。
　　(5)因?yàn)轫敯迕奥溥^程會(huì)有部分繞流的流體，我們將在采空區(qū)上部開鑿一條與地表相連的方形天窗井

4、，在采空區(qū)形成負(fù)壓長寬高的規(guī)格為4.0m×4.0m×208m。
　　(6)通過采用先進(jìn)手段實(shí)測空區(qū)形狀及參數(shù)、進(jìn)行有效的采空區(qū)圍巖移動(dòng)觀測、嚴(yán)格執(zhí)行回采順序的科學(xué)銜接，簡化處理工藝，提高生產(chǎn)效率，從而保障礦山的安全生產(chǎn)。
　　綜上所述，采空區(qū)的緩沖墊層厚度選取為16.5m，大大降低了沖擊波風(fēng)壓對(duì)人體的威脅，確保了下個(gè)階段的安全開采，同時(shí)又設(shè)立了齒形阻波墻將沖擊波速將低于12m/s。本論文解決了沖擊波風(fēng)壓和傳播速度的危害，為同