大冶垴窖鐵礦的采場數(shù)值模擬及采空區(qū)塌陷預(yù)測.pdf

1、從20世紀(jì)80年代以來,采空區(qū)塌陷事故在金屬礦山開采過程中越來越頻發(fā),尤其是的礦山深部開采,采空區(qū)塌陷已經(jīng)成為影響礦山安全生成的重大安全因素。由于采空區(qū)塌陷的破壞巨大,因此有必要對其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究,模擬礦山的實(shí)際開采過程,并根據(jù)模擬的結(jié)果有根據(jù)的提出較精確的預(yù)測方法、指導(dǎo)礦山采取一定的安全措施預(yù)防塌陷的發(fā)生。本論文是為解決湖北華靈集團(tuán)垴窖鐵礦的采空區(qū)塌陷災(zāi)害而提出的,為了模擬結(jié)果的精確性,主要做了以下工作:
　　 首先對礦山進(jìn)

2、行詳細(xì)的實(shí)地考察、采樣以及現(xiàn)狀分析,利用武漢科技大學(xué)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的點(diǎn)載荷分析系統(tǒng),對所有頂?shù)装鍑鷰r的閃長巖和礦石樣品進(jìn)行點(diǎn)載荷強(qiáng)度測定,計(jì)算出等效的相應(yīng)的單軸抗壓強(qiáng)度?；诂F(xiàn)場采集到的垴窖鐵礦地質(zhì)資料和實(shí)驗(yàn)室測定的數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上對垴窖鐵礦的巖體進(jìn)行了RMR巖體分類和Q系統(tǒng)巖體分類,并采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法估算出垴窖鐵礦地下采空區(qū)的穩(wěn)定性時(shí)間。其次,根據(jù)礦山提供的各個(gè)水平分層的礦體圖,利用計(jì)算機(jī)三維模擬出礦山地下開采的實(shí)際情況,計(jì)算出礦巖

3、中應(yīng)力集中的分布規(guī)律,針對應(yīng)力集中的大小找出塌陷發(fā)生概率比較大的區(qū)域。最后,根據(jù)計(jì)算模擬出的結(jié)果,選取合適的措施進(jìn)行處理,避免采空區(qū)塌陷的發(fā)生。
　　 分析結(jié)果如下:(1)通過對垴窖鐵礦RMR巖體分類和Q系統(tǒng)分類所得出的穩(wěn)定性結(jié)論與垴窖鐵礦實(shí)際開采穩(wěn)定性情況相吻合,從整體上得出垴窖鐵礦處于穩(wěn)定狀態(tài)的評價(jià)結(jié)果。(2)利用ANSYS計(jì)算了垴窖鐵礦的采空區(qū)整體穩(wěn)定性,并著重分析了-53米水平,-74米水平采空區(qū)的穩(wěn)定性。采場基本上是處

4、于穩(wěn)定的,找出了應(yīng)力集中區(qū)域,分析了可能發(fā)生冒落和掉快的區(qū)域,并和實(shí)地考察的結(jié)果進(jìn)行了對比,比較吻合。最終以垴窖鐵礦-74米水平為例,根據(jù)ANSYS模擬分析結(jié)果,在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出了5組巖體聲發(fā)射監(jiān)測點(diǎn)。(3)由于垴窖鐵礦是一個(gè)小型礦山,大型的多通道聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)并不適合這種小型礦山。所以如何在保證安全生產(chǎn)的前提下選擇一種經(jīng)濟(jì)合理的監(jiān)測方案就成為這種小礦山的一個(gè)重要內(nèi)容。經(jīng)過優(yōu)選,最終選取了YSSC型巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀來測量各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的聲發(fā)