【摘 要】
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随着浅部原生矿产资源逐步开采殆尽,浅部残矿资源与深部矿产资源逐渐投入使用,这将导致采动岩移问题更加突出,为此急需研究采动岩移控制新技术,以适应开采条件的变化。本文以锡林浩特萤石矿为工程背景,针对竖井矿柱压矿量大导致深部可采资源急剧减少、采矿方法不适应矿岩稳定性导致矿石损失贫化大与采矿安全条件差、地表岩移扩展危害环境与工业设施等问题,研究了采动岩移的临界散体柱支撑原理及其影响要素,用于合理释放竖井保
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随着浅部原生矿产资源逐步开采殆尽,浅部残矿资源与深部矿产资源逐渐投入使用,这将导致采动岩移问题更加突出,为此急需研究采动岩移控制新技术,以适应开采条件的变化。本文以锡林浩特萤石矿为工程背景,针对竖井矿柱压矿量大导致深部可采资源急剧减少、采矿方法不适应矿岩稳定性导致矿石损失贫化大与采矿安全条件差、地表岩移扩展危害环境与工业设施等问题,研究了采动岩移的临界散体柱支撑原理及其影响要素,用于合理释放竖井保安矿柱、保障竖井稳固性、改进采矿方法与控制岩移。论文主要研究成果如下:（1）通过现场结构面调查、点荷载强度实验与散体流动参数实验,获得了锡林浩特萤石矿围岩中等稳固、矿体不稳固易于崩落、矿石散体流动性较好等基础参数;基于矿山“三律”特性分析,锡林浩特萤石矿适合采用巷道作业的中深孔落矿技术。（2）通过散体侧压力实验研究了散体在静止与放矿状态下的侧压力变化规律,得到了移动散体被动侧压力与矿体倾角、散体埋深及围岩变形量等参数的定量关系式,结合临界散体柱支撑理论,揭示了塌陷坑内移动散体的临界散体柱作用机理。（3）在矿山地表塌陷区实测了临界散体柱相关参数,分析了临界散体柱的影响要素,揭示了临界散体柱对竖井保安矿柱的支撑作用,据此提出了竖井保安矿柱优化新方法,并对优化后竖井矿柱遭受开采破坏影响程度进行了数值模拟分析,提出了崩落部分顶柱+全尾砂充填采空区与竖井矿柱薄弱部位二次加固协同的竖井稳固新方法,既大量缩减了矿柱尺寸,又有效保障了竖井的稳固性。（4）根据锡林浩特萤石矿矿体条件及矿山“三律”特性,结合临界散体柱作用机理,提出了矿柱释放矿量的高端壁放矿回采方法,给出了采场结构参数优化方法及预防空区冒落危害的散体垫层留设方法,在保障采场安全作业条件的同时,与原浅孔留矿法相比有效提高了矿石回收率,降低了贫化率。（5）通过现场地表岩移监测与数值模拟分析,揭示了地表岩移动态发展机理,分析了岩移发展与临界散体柱的内在作用机制,提出了基于临界散体柱支撑原理的井下空区治理与地表塌陷坑充填协同的岩移控制技术,给出了塌陷坑安全充填方法,实现了对地表塌陷及岩移的有效控制。本文在进行移动散体临界散体柱作用机理及其影响要素研究的基础上,提出的竖井保安矿柱优化方法、崩落+充填相结合的采空区治理与竖井稳固方法、高端壁放矿条件的矿柱释放矿量回收及深部矿体开采方法、地表塌陷及岩移控制方法等,在锡林浩特萤石矿进行了工业试验及应用,取得良好的实践效果。理论分析与实践结果表明,本文提出的基于临界散体柱支撑理论的竖井矿柱优化与地表岩移控制方法,能够有效解决急倾斜中厚矿体采动岩移控制问题,可实现锡林浩特萤石矿的绿色安全高效开采。
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