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隐患空区群下采场结构参数优化研究

作　者: 冯红刚
导　师: 王李管
学　校: 中南大学
专　业: 采矿工程
关键词: CMS FLAC3D 采场结构参数正交实验设计数值分析
分类号: TD802
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着深部资源的不断开采和日益短缺,隐患空区群下矿体开采引起了广泛关注。汤丹铜矿由于多年开采形成多个隐患空区群,深部采场已处于上部中段未经处理的空区群下回采,上部空区群产生的次生应力场改变了采场的受力状态,为了保证采场稳定和安全高效回采,对下部中段采场结构参数和回采顺序进行优化研究。主要研究内容包含以下几个方面：(1)运用三维激光扫描系统CMS进行空区群精密探测,建立空区群三维可视化模型,掌握空区群空间分布特征,并对其体积进行了统计分析,矿区空区总体积已达4153932.28m3(不含已连通至地表和被崩落围岩充填空区),对下部中段安全生产产生了严重影响。(2)利用正交实验设计对拟定的采场结构参数进行选择性的实验,既避免了全面试验的繁琐性,又提高了计算效率。选择采场走向长度、矿柱宽度和顶柱高度采用三水平三因素正交表进行9次试验确定较优组合。(3)利用Hoek-Brown准则根据地质情况选择相关参数对岩石物理力学参数进行工程折减。(4)通过对三维矿业软件DIMINE块体模型数据格式和FLAC3D brick网格生成数据格式进行研究,编制DIMINE和FLAC3D的数据接口转换程序,实现了地质模型和数值计算模型的快速准确转换,提高了建模精度和效率。(5)运用FLAC3D数值模拟软件对1770中段西部区域矿体不同采场结构参数在1900中段隐患空区群下的力学响应进行详细分析,根据应力场、位移场、塑性区分布综合选择较优方案。数值计算结果表明采场结构参数选取顶柱高25m,矿柱宽为20m,采场长为50m时可获得较稳定的应力状态,回采顺序由东向西回采可使采场处于较稳定状态。

隐患空区群下采场结构参数优化研究

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