水域動(dòng)載荷條件下復(fù)雜礦體開采安全技術(shù).pdf

1、隨著市場(chǎng)對(duì)礦產(chǎn)資源的強(qiáng)勁需求，復(fù)雜環(huán)境條件下礦體的開采已經(jīng)成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。由于金屬礦體賦存條件的復(fù)雜性、巖體變形的各向異性、開采方法的差異性，目前我國(guó)金屬礦床的“三下”開采技術(shù)還不成熟，尚未形成一套成熟的技術(shù)和裝備，對(duì)于特殊條件的“三下”開采還處于探索階段。由于“三下”開采涉及的危險(xiǎn)因素復(fù)雜，如何預(yù)先評(píng)估開采布設(shè)工程、外部擾動(dòng)要素對(duì)周邊重要構(gòu)筑物的影響程度，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，成為“三下”開采成功的關(guān)鍵。
　　 論文以我國(guó)第

2、二大硫鐵礦山——安徽新橋硫鐵礦磯山東部礦體開采的復(fù)雜環(huán)境為對(duì)象展開研究，結(jié)合25年從事金屬礦山工作的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和理論基礎(chǔ)，以水域動(dòng)荷載限定條件下的復(fù)雜礦體安全開采作為一個(gè)開放的動(dòng)態(tài)、非線性系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)，在理論分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)帷幕注漿工程，借助數(shù)值計(jì)算模擬方法，針對(duì)復(fù)雜礦體開采的關(guān)鍵因素，對(duì)鐵路線、河流和邊坡的作用和影響進(jìn)行重點(diǎn)研究。
　　 論文取得如下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)自主開發(fā)了價(jià)格

3、低廉、性能優(yōu)異的改性粘土固化漿液，首次大規(guī)模在新橋礦區(qū)高含水區(qū)域的截流帷幕使用。固化漿液具有抗沖刷能力、材料費(fèi)用低、結(jié)石率高（近似達(dá)100％)、堵水性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的水泥漿液相比，降低注漿材料費(fèi)用81％；首創(chuàng)了高速高效粘土輸料、自動(dòng)粉碎、高速攪拌的粘土制漿工藝，制漿速度提高60％，工作效率提高80％，改善了漿液質(zhì)量，徹底解決了設(shè)備經(jīng)常損壞維修難題。
　　 (2)在現(xiàn)場(chǎng)詳勘、試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出分區(qū)不等距大孔距布設(shè)注漿孔方式，

4、利用改良性粘土固化漿液為主(90％)、粉煤灰固化漿液為輔(10％)，形成封堵斷層、溶洞的大規(guī)模、高強(qiáng)度注漿工藝。與傳統(tǒng)的等距布孔相比，優(yōu)化后的布設(shè)注漿孔的鉆探工程量減少36.01％。帷幕注漿工程的堵水率達(dá)77.96％，減少了露天采坑的涌水量，塌陷區(qū)地表趨于穩(wěn)定，公路、鐵路及河流等敏感區(qū)域塌陷現(xiàn)象消除。
　　 (3)克服了3DEC等三維數(shù)值分析軟件無(wú)法進(jìn)行空間幾何凹體運(yùn)算的限制，根據(jù)邊坡凹形臺(tái)階的坡頂和坡底坐標(biāo)數(shù)據(jù)，利用三棱錐逼近

5、法，通過(guò)編程自動(dòng)形成了凹陷露天礦采坑的凹形幾何邊坡體，真實(shí)再現(xiàn)了露天礦邊坡的幾何形狀，滿足了節(jié)理劃分、賦值和計(jì)算的需要，提高了分析結(jié)果的可靠度和精確度。
　　 (4)基于3DEC離散元軟件平臺(tái)，建立了水域動(dòng)荷載限定條件下的礦體復(fù)雜區(qū)域的3DEC實(shí)體三維模型，論證了開采主體設(shè)計(jì)的總體布局、開拓工程、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)等的合理性、安全性，最大限度真實(shí)模擬了工程體對(duì)外部開挖單因素、多因素激勵(lì)的響應(yīng)，評(píng)估了敏感區(qū)域的應(yīng)力、位移、速度等特征指數(shù)