某深部難采礦體巖爆誘發(fā)傾向及開采方案優(yōu)化研究.pdf

1、埋深超千米的金屬礦山由于地應(yīng)力增大誘發(fā)的巖爆問題日益凸顯。深部開采地應(yīng)力大，出現(xiàn)的開采技術(shù)問題多，根據(jù)礦床開采技術(shù)條件和礦體賦存特征，合理選擇何種采礦方法和何種采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)礦山安全高效開采，保證礦山可持續(xù)生產(chǎn)，是目前越來越多金屬礦山迫切需要解決的重大技術(shù)問題。
　　本文以某鉛鋅礦的開采為研究對(duì)象，首先采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析的方法對(duì)礦區(qū)巖爆傾向性進(jìn)行了分析和判定，針對(duì)該礦床埋深較深，深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)烈，圍巖具有巖爆傾向且礦體

2、本身形態(tài)復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、理論分析和數(shù)值模擬等方法，在礦山采礦方法優(yōu)選、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究和巷道開挖巖爆預(yù)測(cè)與判定等方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的分析和研究，以期保證礦山安全高效可持續(xù)開采。主要研究?jī)?nèi)容及成果包括：
　?。?）在查閱礦區(qū)地質(zhì)資料并對(duì)礦山工程地質(zhì)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對(duì)礦區(qū)主要礦石和巖石進(jìn)行物理力學(xué)參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)，并采用廣義Hoek-Bown準(zhǔn)則進(jìn)行折減，得到巖體力學(xué)參數(shù)，為后續(xù)的分析與計(jì)算提供可靠準(zhǔn)確的基

3、礎(chǔ)資料。
　?。?）對(duì)表征巖爆傾向性的4種常用指標(biāo)（巖石脆性系數(shù)K、有效沖擊能量指標(biāo)W、彈性變形能量指數(shù)WET和沖擊能量指數(shù)WCF）進(jìn)行試驗(yàn)并計(jì)算，并采用以巖石脆性系數(shù)K和有效沖擊能量指標(biāo)W作為主要綜合判定指標(biāo)，彈性變形能量指數(shù)WET和沖擊能量指數(shù)WCF為輔助指標(biāo)的判定方法，對(duì)礦區(qū)巖石巖爆傾向性進(jìn)行綜合判定。理論與實(shí)踐表明，該判定方法客觀科學(xué)。
　?。?）針對(duì)礦床埋深較深，深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)烈，在未來開采中將受到巖爆威脅且礦體

4、形態(tài)復(fù)雜多樣等特點(diǎn)，初步選擇了5種適合于該礦床開采的采礦方法，再采用基于熵權(quán)—理想點(diǎn)理論方法對(duì)礦山采礦方法進(jìn)行優(yōu)選，最終得出上向水平分層進(jìn)路充填法為經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全各方面綜合考慮對(duì)該礦床最合理的采礦方法。
　?。?）采用ANSYS-FLAC3D兩種軟件的耦合建立了采場(chǎng)幾何模型，模擬和計(jì)算了采場(chǎng)在開挖和充填過程中的應(yīng)力、豎向位移、塑性區(qū)的分布規(guī)律和采場(chǎng)穩(wěn)定性情況。經(jīng)過安全和經(jīng)濟(jì)兩方面初步篩選，得出開采方案4、方案7、方案14和方案1

5、6為采場(chǎng)穩(wěn)定性較好且生產(chǎn)能力相對(duì)較大的開采方案。
　?。?）采用模糊數(shù)學(xué)—層次分析法理論建立了采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)綜合優(yōu)選模型，構(gòu)建了由經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全3方面8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成的模糊綜合評(píng)價(jià)體系，計(jì)算并得出了初選出的4種開采方案優(yōu)越度值。依據(jù)離差函數(shù)特征，開采方案14綜合優(yōu)越度最高，即最終采用4m×4m（寬×高）進(jìn)路、全部膠結(jié)充填的開采方案。
　?。?）從巖爆發(fā)生的內(nèi)因和外因兩方面出發(fā)，對(duì)巷道開挖巖爆的發(fā)生情況進(jìn)行了綜合預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。在