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大红山铜矿矿柱回采技术研究

作　者: 刘让
导　师: 侯克鹏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 矿柱回采大红山铜矿采矿方法数值模拟有限元
分类号: TD862.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

矿产作为一种不可再生资源,是地球留给我们的宝贵财富,合理开发和利用资源,是当今亟需解决的问题。在金属矿过去地下开采过程中,采富弃贫,留下一些贫矿；采用空场法采矿的一些矿山,留下了一些矿柱；此外,为保护地表建构筑物、河流和湖泊以及井巷工程,一些矿山还需留保安矿柱。因此,及时而有效地回采矿柱,对充分利用国家资源,延长矿山服务年限,提高矿山经济效益,都具有极为重要的意义。本文以大红山铜矿矿柱回采为研究背景,采用现场调查、数值模拟和地压监控措施等研究手段,通过研究,取得了一些有意义的成果。1、大红山铜矿岩体为层状结构,断层及宏观结构弱面是主要控制因素,但对整体岩石开挖影响不大,整体岩体稳定性较好。在矿柱回采中,可不考虑断层等大的结构体的影响,但应注意结构面的影响。2、大红山铜矿矿柱回采在理论上是可行的,不会因为矿柱的回采对地压构成严重的威胁,破坏整个开采系统。3、通过数值模拟分析得出,大红山铜矿矿柱回采不会对整个一期正常生产系统产生安全威胁。模拟表明,大红山铜矿的矿柱回采对整个系统有一定的影响,但影响不大,通过加强充填、设置中段矿柱等方法可以得到有效控制。4、设计优化了矿柱回采的方案——浅孔留矿法。该方案的采场结构参数为：沿矿柱高度1/3H以下,留2m的矿壁作为保护层厚度,1/3H以上留1m矿壁,矿壁形态呈阶梯型。经过现场工业试验,确定的回采方案获得很好的效果,回采过程中经位移监测,采场变形量小,地压显现不明显。5、创造性的提出了无胶结尾砂充填条件下的矿柱回采工艺和方法。通过研究和工业回采试验,实现回采矿柱0贫化、62%回采率的良好效果。6、解决了无胶结尾砂充填条件下窄矿柱(5～8m)的地压控制、地压显现等问题,实现了矿柱的安全回采,改变了大红山铜矿矿柱不能回采的局面。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 课题的提出及研究意义  7
  1.2 矿柱回采研究现状  7-13
    1.2.1 矿柱类型  7-8
    1.2.2 空场法矿柱回采  8-10
    1.2.3 充填法矿柱回采  10-11
    1.2.4 回采过程的安全措施  11-13
  1.3 本文研究的内容及技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 技术路线  14-15
第二章矿体地质概况及开采现状  15-25
  2.1 矿区地质概况  15-16
  2.2 矿区地质构造  16-17
  2.3 矿床地质  17-19
  2.4 矿区水文地质及开采技术条件  19-21
  2.5 开采现状  21-25
    2.5.1 采矿方法使用情况  21-23
    2.5.2 开采顺序  23
    2.5.3 开采充填情况  23
    2.5.4 采空区暴露面积统计  23-25
第三章矿柱回采的可行性研究  25-46
  3.1 岩体结构调查及分析  25-29
  3.2 结构面空间分布规律及稳定性分析  29-34
  3.3 岩体质量分级  34-35
  3.4 矿柱回采对一期生产系统的影响研究  35-37
    3.4.1 矿柱回采前后顶柱稳定性分析  35-36
    3.4.2 矿柱回采前后充填体稳定性分析  36
    3.4.3 矿柱回采前后夹层稳定性分析  36
    3.4.4 矿柱全采与留部分矿柱两方案对比分析  36-37
    3.4.5 矿柱回采对现开采系统的影响  37
  3.5 矿体回采过程对矿柱稳定性的影响分析  37-45
    3.5.1 矿体开采过程中的地压变化分析  38-42
    3.5.2 矿体开采过程的地压变化对矿柱的影响  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章矿柱回采方法选择及确定  46-56
  4.1 首采矿柱概况  46
  4.2 回采方案  46-52
    4.2.1 方案一有底柱浅眼留矿法  46-49
    4.2.2 方案二有底柱中深孔崩落法  49-50
    4.2.3 方案三留矿——崩落法  50-52
  4.3 各方案技术经济比较  52-53
    4.3.1 回收率与贫化率  52-53
    4.3.2 安全性  53
    4.3.3 开采效率  53
  4.4 本章小结  53-56
第五章矿柱回采数值模拟研究  56-71
  5.1 数值模拟的基本思路  56
  5.2 模型的建立及其计算方案  56
  5.3 基本假设  56-57
  5.4 计算模型  57-60
    5.4.1 计算域  57-58
    5.4.2 边界约束  58
    5.4.3 地应力设置  58
    5.4.4 计算方案  58-59
    5.4.5 计算采用力学模型  59
    5.4.6 计算所采用力学参数  59-60
  5.5 计算结果分析  60-70
    5.5.1 顶板及充填体稳定性分析  60-66
    5.5.2 矿柱回采过程稳定性分析  66-70
  5.6 本章小结  70-71
第六章矿柱回采工业试验  71-73
  6.1 试验盘区矿柱回采情况简介  71
  6.2 矿柱回采中的地压监控措施  71-72
  6.3 矿柱回采后空区的处置措施  72-73
第七章应用与推广  73-75
  7.1 应用  73-74
  7.2 推广  74-75
第八章结论及展望  75-77
  8.1 结论  75-76
  8.2 展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
附录  80

大红山铜矿矿柱回采技术研究

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