康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及安全开采技术研究 94页.rar
康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及安全开采技术研究 94页,摘要地下矿山开采属于极高危作业，而采场稳定与否，直接影响进行采矿生产人员及设备的安全。本文在康家湾矿深部矿体地质调查和矿岩物理力学性质测试的基础上，利用大型有限元软件ansys对康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及安全开采技术进行分析研究，主要研究成果如下:1.通过广泛的现场调查和测试，在掌握矿山工程地质状况、矿山开采技术...
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摘要
地下矿山开采属于极高危作业，而采场稳定与否，直接影响进行采矿生产人员及设
备的安全。本文在康家湾矿深部矿体地质调查和矿岩物理力学性质测试的基础上，利用
大型有限元软件ANSYS对康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及安全开采技术进行分析研
究，主要研究成果如下:
1.通过广泛的现场调查和测试，在掌握矿山工程地质状况、矿山开采技术工艺条件
等的基础上，进行了矿山采空区顶板的稳定性评价;
2.对康家湾矿区主要矿岩的物理力学参数进行了室内实验，测定了物理力学参数;
3.通过对国内外常用的预留矿柱、锚杆护顶、切顶措施、假顶和预注锚杆护顶等不
同的破碎带控制方法的分析比较，结合康家湾矿深部顶板岩层部分地段不稳固，且不稳
固岩层厚度较大的实际情况，对各种常用的控顶措施进行了评价研究;
4.对岩土弹塑性本构关系进行总结，对Dru。ker一Prager模型及其模型参数的选取
作了简要说明。详细介绍了如何在ANSYS中实现对岩土非线性力学行为的模拟分析，
并通过一个具体的工程实例说明如何使用ANSYS对采空区稳定性问题进行数值模拟分
析，其计算结果在工程中得到了应用;
5.利用三维有限元分析软件，模拟了不同的开采方案、采场跨度、护顶支护方式、
地应力侧压系数等多种因素的变化情况，主要以围岩的应力、变形、塑性区范围、安全
率状况等力学稳定性指标对不同采场结构参数进行了比较分析，得出了采场最佳结构参
数和顶板极限暴露面积;
6.在以上研究的基础上，对于顶板不稳固的倾斜中厚难采矿体的开采技术方法进行
了研究。
关键词:难采矿体，护顶矿层，稳定性，ANsys，采场结构参数
摘要1
ABSTRACT1
第一章概
1.1研究背景与目的、意义 1
1.2国内外研究现状2
1.2.1采场稳定性研究2
1.2.2地下采场结构参数优化研究方法6
1.2.3采场稳定性监测技术研究9
1.2.4难采矿体开采技术研究10
1.2.5缓倾斜矿体开采技术发展趋势13
1.3主要研究内容 14
第二章康家湾矿深部矿体开采技术条件15
2.1矿区及矿床地质条件15
2.1.1矿区地质条件巧
2.1.2矿床地质条件16
2.2矿体水文地质条件17
2.3深部矿床开采技术条件20
2.3.1开采范围 20
2.3.2开采技术条件20
2.3.3顶板岩层稳定性评价21
2.4初步设计推荐的采矿方法及评价 22
2.4.1初步设计推荐的采矿方法22
2.4.2推荐采矿方法整体评价23
2.5深部矿岩物理力学性质测定24
2.6本章小结 24
三章非线性有限元分析法基本原理及其在^NSYS中的实现25
3.1地下岩土工程非线性有限元分析法简介25
3.1.1非线性有限元方法25
3.1.2岩体系统非线性动态描述 27
3.1.3岩体系统本构关系30
3.2非线性有限元法在ANSYS中的实现3
3.2.1材料非线性分析简介36
3.2.2在ANSYS中的实现39
3.3本章小结41
第四章采场顶板冒落机理及控顶技术研究43
4.1采场顶板冒落机理43
4.1.1顶板围岩活动过程的描述 43
4.1.2采空区顶板围岩的冒落阶段43
4.1.3康家湾矿实际开采过程中顶板冒落分析45
4.2采场顶板安全控制技术47
4.2.1采场顶板安全管理措施 47
4.2.2控顶措施的比较研究4
4.3康家湾矿护顶措施建议48
4.4本章小结49
第五章深部采场结构参数优化研究50
5.1破碎顶板采场回采结构参数优化50
5.1.1物理及力学模型50
5.1.2数值模型 51
5.1.3数值模拟结果及比较分析53
5.1.4数值模拟分析结论66
5.2较稳固顶板采场回采结构参数优化67
5.3稳固顶板采场回采结构参数优化70
5.4本章小结73
第六章顶板不稳固倾斜中厚难采矿体开采技术研究75
6.1采矿方法设计原则 75
6.2采场构成要素和底部结构75
6.3采准与切割76
6.4回采与安全管理78
6.5开展分段矿房嗣后充填法试验研究的建议78
6.6本章小结79
第七章全文总结80
参考文献 81
致谢87
地下矿山开采属于极高危作业，而采场稳定与否，直接影响进行采矿生产人员及设
备的安全。本文在康家湾矿深部矿体地质调查和矿岩物理力学性质测试的基础上，利用
大型有限元软件ANSYS对康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及安全开采技术进行分析研
究，主要研究成果如下:
1.通过广泛的现场调查和测试，在掌握矿山工程地质状况、矿山开采技术工艺条件
等的基础上，进行了矿山采空区顶板的稳定性评价;
2.对康家湾矿区主要矿岩的物理力学参数进行了室内实验，测定了物理力学参数;
3.通过对国内外常用的预留矿柱、锚杆护顶、切顶措施、假顶和预注锚杆护顶等不
同的破碎带控制方法的分析比较，结合康家湾矿深部顶板岩层部分地段不稳固，且不稳
固岩层厚度较大的实际情况，对各种常用的控顶措施进行了评价研究;
4.对岩土弹塑性本构关系进行总结，对Dru。ker一Prager模型及其模型参数的选取
作了简要说明。详细介绍了如何在ANSYS中实现对岩土非线性力学行为的模拟分析，
并通过一个具体的工程实例说明如何使用ANSYS对采空区稳定性问题进行数值模拟分
析，其计算结果在工程中得到了应用;
5.利用三维有限元分析软件，模拟了不同的开采方案、采场跨度、护顶支护方式、
地应力侧压系数等多种因素的变化情况，主要以围岩的应力、变形、塑性区范围、安全
率状况等力学稳定性指标对不同采场结构参数进行了比较分析，得出了采场最佳结构参
数和顶板极限暴露面积;
6.在以上研究的基础上，对于顶板不稳固的倾斜中厚难采矿体的开采技术方法进行
了研究。
关键词:难采矿体，护顶矿层，稳定性，ANsys，采场结构参数
摘要1
ABSTRACT1
第一章概
1.1研究背景与目的、意义 1
1.2国内外研究现状2
1.2.1采场稳定性研究2
1.2.2地下采场结构参数优化研究方法6
1.2.3采场稳定性监测技术研究9
1.2.4难采矿体开采技术研究10
1.2.5缓倾斜矿体开采技术发展趋势13
1.3主要研究内容 14
第二章康家湾矿深部矿体开采技术条件15
2.1矿区及矿床地质条件15
2.1.1矿区地质条件巧
2.1.2矿床地质条件16
2.2矿体水文地质条件17
2.3深部矿床开采技术条件20
2.3.1开采范围 20
2.3.2开采技术条件20
2.3.3顶板岩层稳定性评价21
2.4初步设计推荐的采矿方法及评价 22
2.4.1初步设计推荐的采矿方法22
2.4.2推荐采矿方法整体评价23
2.5深部矿岩物理力学性质测定24
2.6本章小结 24
三章非线性有限元分析法基本原理及其在^NSYS中的实现25
3.1地下岩土工程非线性有限元分析法简介25
3.1.1非线性有限元方法25
3.1.2岩体系统非线性动态描述 27
3.1.3岩体系统本构关系30
3.2非线性有限元法在ANSYS中的实现3
3.2.1材料非线性分析简介36
3.2.2在ANSYS中的实现39
3.3本章小结41
第四章采场顶板冒落机理及控顶技术研究43
4.1采场顶板冒落机理43
4.1.1顶板围岩活动过程的描述 43
4.1.2采空区顶板围岩的冒落阶段43
4.1.3康家湾矿实际开采过程中顶板冒落分析45
4.2采场顶板安全控制技术47
4.2.1采场顶板安全管理措施 47
4.2.2控顶措施的比较研究4
4.3康家湾矿护顶措施建议48
4.4本章小结49
第五章深部采场结构参数优化研究50
5.1破碎顶板采场回采结构参数优化50
5.1.1物理及力学模型50
5.1.2数值模型 51
5.1.3数值模拟结果及比较分析53
5.1.4数值模拟分析结论66
5.2较稳固顶板采场回采结构参数优化67
5.3稳固顶板采场回采结构参数优化70
5.4本章小结73
第六章顶板不稳固倾斜中厚难采矿体开采技术研究75
6.1采矿方法设计原则 75
6.2采场构成要素和底部结构75
6.3采准与切割76
6.4回采与安全管理78
6.5开展分段矿房嗣后充填法试验研究的建议78
6.6本章小结79
第七章全文总结80
参考文献 81
致谢87
