深井礦山充填體與采場圍巖力學作用機理及研究.pdf

1、充填采礦法作為深井復雜特殊條件下一種行之有效的開采方法，已有約半個世紀的歷史，由于它能有效地實現(xiàn)對開采區(qū)域的巖層控制，并兼具環(huán)境保護、將礦山廢料變廢為寶和提高礦石回收率的三重功效，在金屬礦山得到愈來愈廣泛的應用，而礦山充填體力學是礦山巖體力學的一個新分支，發(fā)展迅速。目前由于對深井充填體力學作用機理及其相關(guān)理論缺乏系統(tǒng)的研究，深井充填設(shè)計大都采用經(jīng)驗法或經(jīng)驗類比法，往往造成不必要的水泥浪費或充填體強度達不到工程實際要求。另一方面，隨著開采

2、深度的增加和開采范圍的擴大，不少地下礦山的空區(qū)數(shù)量和暴露面積都在不斷增加，如不及時處理，就有可能使得應力重新分布超過圍巖強度而引起空區(qū)失穩(wěn)和頂板大面積來壓。為此，本文根據(jù)深井充填采礦工藝特征，建立深井膠結(jié)充填體與圍巖相匹配的模型，開展降低成本的優(yōu)化設(shè)計研究，以實現(xiàn)深部資源安全高效開采。
　　本文主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）根據(jù)水泥、粉煤灰漿體的水化反應特性建立水化反應過程模型，根據(jù)水泥、粉煤灰、磷石膏硬化體的形成過程特性，

3、分析了粉煤灰-水泥-磷石膏漿體是一個多礦物化合、分階段的水化反應過程。
　?。?）對水泥-粉煤灰-磷石膏膠結(jié)充填體進行力學試驗，建立不同配比膠結(jié)充填體損傷本構(gòu)方程，分析了不同配比膠結(jié)充填體損傷規(guī)律。
　　（3）從深部巖體釋放能量與充填體儲存變形能近于相等的原則研究了充填體與深部巖體的合理匹配。結(jié)果表明，巖體的彈性模量越小，原巖應力越高，巖體開挖后釋放的能量越多，必須用強度較高的充填體與之匹配，反之，可采用低配比充填體與之匹配