【摘 要】
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矿柱稳定直接关系矿山工作人员、作业设备的安全。沉积型铝土矿体常赋存于沟壑黄土地貌之下,通常采用条带式房柱法开采。目前国内外相关沉积型铝土矿矿柱稳定性研究,尚未能考虑到复杂地表地貌条件影响。由于上覆沟壑地表地形起伏大,沉积型铝土矿矿柱易出现应力集中、发生剪切滑移破坏等问题,不利于矿区安全稳定。因此,开展沟壑黄土地貌下伏沉积型铝土矿矿柱稳定性研究,提高铝土矿山本质安全技术水平,具有重要意义。论文以山西
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No. 51974135）
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矿柱稳定直接关系矿山工作人员、作业设备的安全。沉积型铝土矿体常赋存于沟壑黄土地貌之下,通常采用条带式房柱法开采。目前国内外相关沉积型铝土矿矿柱稳定性研究,尚未能考虑到复杂地表地貌条件影响。由于上覆沟壑地表地形起伏大,沉积型铝土矿矿柱易出现应力集中、发生剪切滑移破坏等问题,不利于矿区安全稳定。因此,开展沟壑黄土地貌下伏沉积型铝土矿矿柱稳定性研究,提高铝土矿山本质安全技术水平,具有重要意义。论文以山西省某沉积型铝土矿区矿柱为研究对象,在矿区踏勘基础上,综合理论分析法、数值模拟法和工程验证法等方法,开展本领域理论技术研究,探究沟壑黄土地貌和采空区因素对矿柱稳定性的影响规律。主要工作如下:（1）根据沉积型铝土矿区自然地理环境和工程地质条件,阐述两区约束理论、突变失稳理论和安全系数法等条带式矿柱稳定性研究理论方法,详细分析矿区内矿柱稳定性的主要影响因素。（2）构建含结构弱面矿柱滑移突变失稳模型,揭示矿柱滑移破坏的失稳机制。考虑矿柱内部主优势节理、裂隙等结构弱面的作用,给出矿柱突发滑移失稳的充分必要条件,推导矿柱失稳的临界位移判据和能量释放量计算式,探讨倾角θ和软弱带厚度B等结构弱面因素对矿柱稳定性的影响。（3）考虑沟壑黄土地貌的非均布荷载特性,构建沟壑黄土地貌下矿柱力学模型,提出沟壑黄土地貌下矿柱安全系数计算方法,定量评估矿柱稳定状态,研究矿柱安全系数随采空区结构参数、沟壑黄土地貌参数和采空区走向等3类参数的变化规律。（4）关注采空区岩拱效应、铝土矿岩揭露后力学性质劣化问题,在计算矿柱最大布设间距基础上,建立某典型沟壑黄土地貌区域内沉积型铝土矿三维地质仿真数值模型,研究沟壑黄土地貌下矿柱应力、位移和应变的分布特征及动态变化规律,指导矿柱安全布设。论文研究成果将为沟壑黄土地貌区内沉积型铝土矿安全高效生产提供理论指导,具有重要的工程应用价值。
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