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缓倾斜多层含钒页岩矿床大盘区采矿方法研究

作　者: 林坤峰
导　师: 柯丽华
学　校: 武汉科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 缓倾斜多层矿床 ELECTRE-Ⅱ算法采矿方法结构参数相似模拟试验
分类号: TD864
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

缓倾斜多层排列矿床由于其复杂的赋存特征，采矿方法的优化设计一直是研究的难点。以上横山缓倾斜多层含钒页岩矿床大规模高效开采为对象，遵循安全、合理开采的原则，筛选了大盘区机械化分层后退式充填采矿法、大盘区机械化分层前进式充填采矿法、盘区房柱法和壁式崩落法四个可行备选方案。建立了基于指数效用函数ELECTRE-Ⅱ算法的采矿方法优选模型，按强顺序s(Ai)和弱顺序w(Ai)进行综合排序，确定了大盘区机械化分层后退式充填采矿法为最优方案。采用COMSOL有限元数值模拟方法，分析研究了矿块宽度、首采区悬顶距、补偿空间等参数下开采扰动覆岩位移量，以最大垂直位移量最小为依据，确定了25m矿块宽度，10m首采区悬顶距，4m补偿空间为最优合理采场结构参数。发明了开采扰动地表沉降试验大型组合模型，基于物理力学相似原理，模拟了V1号矿体在最优采场参数下动态开采过程，结果表明采场上覆岩层的应变值均低于1600με、地表最大沉降值1.5mm，地下开采采场顶板、地表稳定。综合研究表明，基于指数效用函数ELECTRE-Ⅱ算法的采矿方法优选模型较好的体现多层缓倾斜含钒页岩矿床开采的技术经济特征，大盘区机械化分层后退式充填采矿法可实现多层缓倾斜含钒页岩矿床大规模安全高效开采。研究方法和研究成果对类似矿山具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景  9
  1.2 选题意义  9-10
  1.3 研究内容  10-11
  1.4 研究路线  11-12
  1.5 本章小结  12-13
第二章国内外缓倾斜多层矿床采矿方法综述  13-18
  2.1 国内外缓倾斜多层矿床采矿方法应用研究  13-16
    2.1.1 房柱法  13-14
    2.1.2 壁式崩落法  14
    2.1.3 分层充填法  14-16
    2.1.4 大直径深孔采矿法  16
  2.2 缓倾斜多层矿床采矿方法应用特点  16-17
  2.3 缓倾斜多层矿床采矿方法的发展趋势  17
  2.4 本章小结  17-18
第三章上横山含钒页岩矿床的矿区地质情况  18-22
  3.1 矿区的地层及岩性  18
  3.2 矿体及围岩的工程地质特征  18
  3.3 矿区水文地质  18-19
  3.4 矿体的赋存状况及开采条件  19-20
  3.5 典型勘探线剖面图  20-21
  3.6 矿床开采技术条件分析  21
  3.7 本章小结  21-22
第四章缓倾斜多层矿床采矿方法优选  22-34
  4.1 矿床开采技术条件  22
  4.2 采矿方法方案分析  22-26
    4.2.1 大盘区机械化分层连续分采跟随充填采矿法  22-24
      4.2.1.1 大盘区机械化分层连续分采跟随充填沿倾向后退式开采  23
      4.2.1.2 大盘区机械化分层连续分采跟随充填沿倾向前进式开采  23-24
    4.2.2 盘区房柱采矿法  24-25
    4.2.3 壁式崩落采矿法  25-26
  4.3 采矿方案技术经济分析  26-27
  4.4 采矿方法优选分析  27-33
    4.4.1 ELECTRE-Ⅱ算法  27-30
      4.4.1.1 ELECTRE-Ⅱ算法程序  27-28
      4.4.1.2 ELECTRE-Ⅱ算法的分析要点  28-30
    4.4.2 采矿方法指标体系的建立  30-31
      4.4.2.1 评价指标的建立原则  30
      4.4.2.2 影响采矿方法的指标因素  30
      4.4.2.3 采矿方法选择的指标体系  30-31
    4.4.3 评价指标权系数的确定  31-32
    4.4.4 方案选择  32-33
  4.5 本章小结  33-34
第五章缓倾斜多层矿床大盘区采矿方案理论研究  34-44
  5.1 上横山矿段开采方法  34-35
  5.2 回采顺序  35
  5.3 采准切割  35-36
  5.4 回采工作  36
  5.5 大盘区生产能力确定  36
  5.6 采场结构参数确定  36-43
    5.6.1 阶段高度及盘区斜长  36-37
    5.6.2 盘区长度  37-38
    5.6.3 矿块尺寸  38
    5.6.4 采场结构参数数值模拟优化  38-43
      5.6.4.1 三维有限元数值模拟基本思路  38
      5.6.4.2 计算模型  38-40
      5.6.4.3 矿块结构参数优化模拟方案  40
      5.6.4.4 矿块结构参数优化数值模拟结果分析  40-41
      5.6.4.5 崩岩崩矿距离模拟方案及结果分析  41-43
  5.7 主要技术指标  43
  5.8 本章小结  43-44
第六章矿区稳定性物理相似模拟试验研究  44-56
  6.1 地质力学物理相似模拟试验的原理  44-45
  6.2 上横山钒矿床物理相似模拟试验研究  45-52
    6.2.1 物理相似模拟试验方案  45-46
    6.2.2 模型设计  46-50
      6.2.2.1 模拟原型的选取  46
      6.2.2.2 相似材料的选取  46-47
      6.2.2.3 相似材料配比的确定  47-49
      6.2.2.4 模型加载系统  49
      6.2.2.5 模型制作  49-50
    6.2.3 试验开挖及变形监测  50-52
  6.3 试验结果及分析  52-54
    6.3.1 采场围岩稳定性宏观分析  52
    6.3.2 应变片测试结果及分析  52-54
    6.3.3 百分表测试结果及分析  54
  6.4 矿区稳定性评价  54-55
    6.4.1 采场围岩稳定性  54-55
    6.4.2 上阶段运输大巷稳定性  55
    6.4.3 地表稳定性  55
  6.5 本章小结  55-56
第七章主要结论  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士期间发表学术论文  61-62
攻读硕士期间申请国家专利  62-63
详细摘要  63-65

缓倾斜多层含钒页岩矿床大盘区采矿方法研究

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