水域動載荷條件下復雜礦體開采安全技術(shù).pdf

1、隨著市場對礦產(chǎn)資源的強勁需求，復雜環(huán)境條件下礦體的開采已經(jīng)成為行業(yè)關(guān)注的熱點。由于金屬礦體賦存條件的復雜性、巖體變形的各向異性、開采方法的差異性，目前我國金屬礦床的“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”開采涉及的危險因素復雜，如何預(yù)先評估開采布設(shè)工程、外部擾動要素對周邊重要構(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雜環(huán)境為對象展開研究，結(jié)合25年從事金屬礦山工作的現(xiàn)場實踐和理論基礎(chǔ)，以水域動荷載限定條件下的復雜礦體安全開采作為一個開放的動態(tài)、非線性系統(tǒng)為出發(fā)點，在理論分析、現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上，通過帷幕注漿工程，借助數(shù)值計算模擬方法，針對復雜礦體開采的關(guān)鍵因素，對鐵路線、河流和邊坡的作用和影響進行重點研究。
　　 論文取得如下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)自主開發(fā)了價格

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、材料費用低、結(jié)石率高（近似達100％)、堵水性能穩(wěn)定等特點，與傳統(tǒng)的水泥漿液相比，降低注漿材料費用81％；首創(chuàng)了高速高效粘土輸料、自動粉碎、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)場詳勘、試驗的基礎(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)值分析軟件無法進行空間幾何凹體運算的限制，根據(jù)邊坡凹形臺階的坡頂和坡底坐標數(shù)據(jù)，利用三棱錐逼近

5、法，通過編程自動形成了凹陷露天礦采坑的凹形幾何邊坡體，真實再現(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，建立了水域動荷載限定條件下的礦體復雜區(qū)域的3DEC實體三維模型，論證了開采主體設(shè)計的總體布局、開拓工程、采場結(jié)構(gòu)參數(shù)等的合理性、安全性，最大限度真實模擬了工程體對外部開挖單因素、多因素激勵的響應(yīng)，評估了敏感區(qū)域的應(yīng)力、位移、速度等特征指數(shù)