白象山復(fù)雜富水鐵礦突水風(fēng)險綜合分析與評價.pdf

1、復(fù)雜富水鐵礦在開發(fā)過程中,時常伴隨著突水災(zāi)害的發(fā)生,如何有效防治日益突出的礦井突水災(zāi)害成為亟待解決的難題。本論文即依托國家“十一五”科技支撐項目“復(fù)雜富水礦床開采關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與研究”(編號:2006BAB02A01),在對典型復(fù)雜富水鐵礦區(qū)-白象山鐵礦的復(fù)雜水文地質(zhì)條件進(jìn)行深入系統(tǒng)剖析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法對礦區(qū)三個主要開拓水平(-495m、450m和-390m)的突水風(fēng)險進(jìn)行了分區(qū)綜合評價研究,并利用FLAC3D流固耦合數(shù)值模擬軟

2、件建立了滲流條件下礦山“采場圍巖系統(tǒng)”的三維數(shù)值模型,探索和研究了采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化確定以及不同埋深、不同地應(yīng)力和不同頂板厚度條件下的采場頂板穩(wěn)定性和突水風(fēng)險性的影響作用規(guī)律,得到了一些有益的結(jié)論和成果,為該類富水礦床的地下水災(zāi)害防治工作提供了理論和實踐上的指導(dǎo)作用。主要研究內(nèi)容及其成果如下:
　　 (1)在對白象山鐵礦突水風(fēng)險影響因素綜合分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法,建立了礦區(qū)突水風(fēng)險評價的模型,對突水風(fēng)險進(jìn)行了分區(qū)綜合分析

3、與評價,確定了礦床-495m、450m和-390m三個水平的突水風(fēng)險變化規(guī)律,繪制了白象山鐵礦礦區(qū)-495m、-450m和-390m三個水平的突水風(fēng)險分區(qū)評價圖。
　　 (2)基于三維有限差分多孔介質(zhì)流固耦合理論,結(jié)合白象山鐵礦具體情況,以下層局部疏干條件下的帶壓充填開采為背景,選取4線以北、7線以南的“天窗”下部礦體的開采作為評價地質(zhì)模型,建立了滲流條件下礦山“采場圍巖系統(tǒng)”的三維數(shù)值模型。并根據(jù)正交試驗設(shè)計的方法制定了不同采

4、場跨度、進(jìn)路寬度、分層開采高度和充填體強(qiáng)度類型的四因素三水平9個采場結(jié)構(gòu)參數(shù)開采模擬方案,選取項板最大沉降量、頂板受到的最大拉應(yīng)力和頂板塑性區(qū)最大破壞高度作為評價采場頂板穩(wěn)定性的指標(biāo),通過對不同方案模擬結(jié)果的分析確定了最佳的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)開采方案。
　　 (3)基于優(yōu)化確定的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)開采條件,通過對不同埋深、不同角巖化砂頁巖頂板厚度和不同側(cè)壓力系數(shù)條件下的采場頂板穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究,探索和分析了不同埋深、頂板厚度和側(cè)壓力系數(shù)對

5、采場頂板穩(wěn)定性和突水風(fēng)險性影響規(guī)律。
　　 (4)在突水風(fēng)險評價和數(shù)值模擬研究所取得的成果基礎(chǔ)上,結(jié)合白象山鐵礦的具體情況,探討了礦區(qū)主要水文地質(zhì)問題的總體防治對策與措施,并針對白象山鐵礦主要面臨的具體水害,選取開拓巷道遇導(dǎo)水?dāng)鄬悠扑閹У耐凰乐螁栴}、“天窗”下礦體帶壓開采頂板失穩(wěn)與突水防治問題和不良封堵鉆孔突水防治問題三個具體的水害問題進(jìn)行分析和探討了其危害現(xiàn)狀與作用規(guī)律,并結(jié)合已有關(guān)于這些問題的研究成果與認(rèn)識,探索和總結(jié)了適