露天轉(zhuǎn)地下開采巖體穩(wěn)定性及巖層移動規(guī)律研究.pdf

1、受資源條件影響，多數(shù)礦山露天開采進(jìn)入深部后轉(zhuǎn)向地下開采，國內(nèi)正在或即將要露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山較多，目前，人們對露天轉(zhuǎn)地下開采次生應(yīng)力場對巖體力學(xué)場的影響機理和復(fù)合擾動下的巖體移動規(guī)律和穩(wěn)定性的研究還不夠，露天轉(zhuǎn)地下開采技術(shù)研究工作已滯后生產(chǎn)的需求。因此，針對這類礦山開展全面系統(tǒng)的研究，尋找露天轉(zhuǎn)地下開采的合理方法和途徑，將是我國采礦工作者今后一段時間工作的重點之一。本文圍繞露天轉(zhuǎn)地下開采的巖體穩(wěn)定性和巖層及地表的移動變形規(guī)律，以永平銅礦

2、露天轉(zhuǎn)地下開采為工程背景，從全新的視角對工程巖體質(zhì)量分級，巷道圍巖爆破損傷控制，巖層移動角的預(yù)測，境界項柱厚度和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化以及復(fù)合開采體系的應(yīng)力場、位移場變化規(guī)律等方面開展了深入研究。
　　 應(yīng)用Fisher判別理論，選取單軸抗壓強度(Rc）、巖體聲波縱波速度(V平）、體積節(jié)理數(shù)(Jv)、節(jié)理面粗糙度系數(shù)(Jr）、節(jié)理面風(fēng)化變異系數(shù)(Ja）、透水性系數(shù)(Wk）6個參數(shù)作為巖體質(zhì)量分級判別指標(biāo)，利用實際監(jiān)測數(shù)據(jù)作為樣本，建立

3、了巖體質(zhì)量分級的FDA(FisherDiscriminant Analysis)分析模型，并將該方法應(yīng)用到永平銅礦露天邊坡巖體質(zhì)量分級。結(jié)果表明，F(xiàn)DA分析模型判別指標(biāo)選擇全面合理，回判估計的誤判率很低、判別精度高、分類性能良好，有效降低了人為因素的影響，是巖體質(zhì)量等級分類的一種有效方法，可在實際工程中推廣應(yīng)用。
　　 基于爆炸應(yīng)力波和爆生氣體綜合作用理論，考慮了炸藥性能、巖石條件、原巖應(yīng)力和光爆層損傷影響，提出了一個考慮因素全

4、面、適用性廣、爆破效果好的光面爆破參數(shù)理論計算公式。實例證實，該方法有效改善了爆破效果，減小和控制巷道圍巖爆破損傷，為提高巷道的穩(wěn)定性能提供了一個積極的、主動的、有效的措施，可在巖體工程中推廣應(yīng)用。
　　 通過分析粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和特點，將粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合起來，取長補短，建立了粗糙集-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。根據(jù)34組實測巖層移動樣本數(shù)據(jù)，利用所建立的粗糙集-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，構(gòu)建了穩(wěn)定可靠的粗糙集-BP神

5、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)巖層移動角預(yù)測模型，并用于永平銅礦露天轉(zhuǎn)地下開采巖層移動角的預(yù)測。粗糙集-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)巖層移動角預(yù)測模型的建立，為各種條件地下開采巖層移動角的預(yù)測提供了一個全新可靠的途徑。
　　 在巖體質(zhì)量分級獲得巖體參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過MIDAS、SIJRPAC和CAD等軟件建立了如實反映實體模型的數(shù)值計算模型，采用FAt,C3D有限差分計算軟件，對永平銅礦露天轉(zhuǎn)地下開采的境界頂柱和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)作為一個有機整體進(jìn)行研究，根據(jù)12種參數(shù)方案

6、模擬開采過程中巖體應(yīng)力場、位移場、剪應(yīng)變增量和塑性區(qū)的變化規(guī)律，提出最優(yōu)的境界頂柱厚度為50m，采場寬度為18m，為實現(xiàn)礦山安全高效生產(chǎn)提供參考。
　　 在12種參數(shù)方案分析的基礎(chǔ)上，重點研究了最優(yōu)方案的巖體移動規(guī)律和穩(wěn)定性，采用數(shù)值方法計算初步設(shè)計方案巖層移動角，并與經(jīng)驗法和粗糙集一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法結(jié)果進(jìn)行比較。研究表明，露天轉(zhuǎn)地下開采是一個復(fù)合動態(tài)變化系統(tǒng)，其應(yīng)力場在一定范圍內(nèi)相互疊加，相互作用明顯，并提出將邊坡巖體按應(yīng)力分成三個