金川二礦區(qū)充填體可靠度分析與1＃礦體回采地壓控制優(yōu)化研究.pdf

1、我國三大資源綜合利用基地之一的金川鎳礦，是國內(nèi)最大的鎳、鈷、鉑族等有色金屬生產(chǎn)基地，由于金川鎳礦處于高地應(yīng)力區(qū)，埋藏深，巖體破碎，開采條件極差，所采用的下向進路膠結(jié)充填采礦法充填體的穩(wěn)定性和1＃礦體回采地壓控制問題一直是金川鎳礦開采過程中所面臨的難題。 作者結(jié)合金川二礦區(qū)工程實際，應(yīng)用現(xiàn)代可靠度理論和巖石力學(xué)理論，將現(xiàn)場監(jiān)測、工程地質(zhì)調(diào)查、理論分析、數(shù)值模擬及相似材料模擬等多種方法有機地結(jié)合起來，對二礦區(qū)回采最基本單元——單個進

2、路充填體穩(wěn)定性，以及1＃礦體回采的地壓控制問題進行了系統(tǒng)研究，主要完成了下述工作： 首次將可靠度理論應(yīng)用于下向進路承載層穩(wěn)定性的研究，建立了下向進路力學(xué)模型，分析了其應(yīng)力分布規(guī)律，在深入探索承載層失穩(wěn)破壞機理的基礎(chǔ)上，提出將承載層穩(wěn)定性可靠度指標作為評價充填體穩(wěn)定性的新概念，建立了基于可靠度理論的下向進路充填體穩(wěn)定性評價方法。 揭示了充填成本與承載層厚度及其強度、進路寬度、承載層穩(wěn)定性之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出了基于可靠度理論

3、的下向進路膠結(jié)充填技術(shù)經(jīng)濟分析方法，建立了金川二礦區(qū)充填體穩(wěn)定性可靠概率在90％條件下充填成本與進路寬度、承載層厚度、充填體強度之間的關(guān)系方程，并提出了進一步降低二礦區(qū)充填成本的工程技術(shù)措施。 突破了確定下向進路膠結(jié)充填采礦法充填體強度的傳統(tǒng)模式，在考慮了充填體力學(xué)性質(zhì)、進路寬度、所受載荷、充填工藝等各因素隨機性的基礎(chǔ)上，提出了基于可靠度理論的充填體強度確定新方法，豐富和完善了充填體強度確定理論。并將該方法應(yīng)用于金川二礦區(qū)廢石料

4、膠結(jié)充填采礦工藝中。 根據(jù)下向進路承載層失穩(wěn)主控因素的分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場實際，提出了二礦區(qū)盤區(qū)內(nèi)部回采順序優(yōu)化的方法，同時采用三維非線性有限差分數(shù)值計算(FLAC3D)，對上、下分層進路布置方式進行了研究，得出了采用上、下進路交錯布置方式更有利于改善充填體中的應(yīng)力分布、控制充填體及圍巖移動的結(jié)論。 采用二維非線性有限差分數(shù)值計算(FLAC2D)和大型相似材料模擬實驗，對1＃礦體六種可行的回采順序進行了優(yōu)化研究，結(jié)果表明，

5、從1＃礦體一端向另一端逐步過度的回采方式為最佳回采順序。根據(jù)數(shù)值模擬與相似材料模擬所得結(jié)論，對二礦區(qū)“十·五”及“十一·五”生產(chǎn)進度規(guī)劃和今后850m水平開采的回采順序提出了具體建議。 采用二維非線性有限差分數(shù)值模擬、大型相似材料模擬實驗及現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查等多種方法，對二礦區(qū)水平礦柱開采的穩(wěn)定性進行了研究，揭示了水平礦柱、充填體及圍巖在整個開采過程中的動態(tài)地壓分布規(guī)律，探明了水平礦柱、充填體及圍巖在開采過程中的相互作用力學(xué)機理，

6、分析了水平礦柱開采過程的力學(xué)響應(yīng)，得出了水平礦柱在今后開采過程中不會出現(xiàn)突然失穩(wěn)的結(jié)論。并提出了今后開采中需要采取的具體工程技術(shù)措施。 采用突變理論的分析方法，結(jié)合水平礦柱的力學(xué)模型，建立了水平礦柱的尖點突變模型，探討了水平礦柱的受力平衡狀態(tài)，并提出了基于可靠度理論的水平礦柱失穩(wěn)尖點突變模型研究方法，為突變理論的應(yīng)用研究提出了一種新的研究思路。 采用二維非線性有限差分數(shù)值模擬、現(xiàn)場實際監(jiān)測及力學(xué)分析等多種方法對二礦區(qū)16