云南金沙缓薄矿体房柱法开采中采场结构参数优化

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:annybill1984
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依据现场地表沉降变形情况的调查,认为现有的采场结构参数不适合金沙矿段缓薄矿体的开采。为了保障矿山的生产安全和矿产资源的充分回收,在矿山的基础建设与生产经营过程中应该对岩体力学性质调查、采空区地表残余变形监测、采场结构参数设计、顶板位移及应力分布和采场稳定性展开深入研究。本文依托地表沉陷情况监测、地压活动调查以及岩体结构面调查、室内力学参数的折减等基础工作,采用In SAR时序分析技术、基于层次分析法的模糊综合评判理论、薄板理论、数值模拟等方法,对金沙矿段的采空区地表沉降变形、地质强度指标修正、采场结构参数优化、空区顶板稳定性进行了研究。主要研究内容及成果如下:(1)依据地表沉陷情况的调查结果,矿山现有的采场结构参数已经引起了地表的开裂变形。为了系统地掌握采空区地表沉降规律,利用哨兵一号(Sentinel-1A)监测雷达对矿区地表整体沉降变形情况进行监测,提取2018年至2020年70景的监测数据,并对SAR数据进行解算,通过布置剖面线和地表特征点获得研究区域地表的时序沉降量,采用GIS工具对地表沉降进行分析。分析结果表明:矿体开采引起地表沉降在形态上类似于一个漏斗,越靠近沉降区中部沉陷速率越大,In SAR时序监测能够精确地获得地表沉陷区的沉降量以及沉降速率的变化趋势,为后续采场结构参数优化提供了依据。(2)结合现场工程岩体调查情况以及岩体结构面产状信息统计分析,建立了金沙矿段岩体优势结构面信息概化图和概率分布图,并对岩体的结构特征和结构面表面条件进行了详细的观测统计,得到了调查区域岩体的完整性系数、结构面粗糙性系数和结构面起伏性系数,为掌握岩体结构特征以及室内力学参数的修正奠定基础。(3)利用地质强度指标(GSI)来确定岩石损伤本构模型参数。基于Hoek-Brown强度准则和GSI值量化表来评价地质强度指标时具有很大的随机性和模糊性,采用模糊数学理论对岩体本身的特征参量进行更为客观的评价是较为有效的手段。本文通过引入优势结构面组数9)、结构面间距d、岩体完整性系数、粗糙性系数、起伏性系数来描述岩体结构特征,然后将多因素影响因子运用模糊综合评判法对GSI进行系统评判,再结合层次分析法来确定隶属权重,构建GSI模糊综合评判模型。该方法能够将现场调查结果、专家的工程经验以及结果检验有机地统一起来,具有准确性高、针对性强的特点,为今后系统地量化岩体其他参数提供了新思路。(4)首先运用薄板理论分析法对大跨度采场顶板的稳定性进行分析,然后利用大型三维建模软件Midas-GTS构建12种采场开挖模型,导入进FLAC3D数值模拟软件对每一种结构参数下的采场空区顶板的位移及应力进行分析比较,对采场顶板的稳定性进行了研究。同时,与实际运用的采场结构参数作对比,提出了更优的参数设计方案,为永善金沙矿后续安全回采作业的进行提供了指导意义。
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