急倾斜相邻矿体采动影响与采矿方法研究.docx

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1、急倾斜相邻矿体采动影响与采矿方法研究急倾斜相邻矿体重复开采引起的夹层变形是一个复杂的力学过程，由于不同深度下矿体赋存条件差异较大，重复采动造成围岩应力多次重新分布和多次爆破损伤，变形过程具有不确定的非线性特征。夹层变形过程和应力分布规律的研究不仅能指导急倾斜相邻矿体安全生产，而且对于薄矿脉群、脉状矿床的开采具有借鉴意义。本文以会宝岭急倾斜相邻矿体为研究对象，在分析总结已有研究成果的基础上，将理论分析、数值模拟与工程实例相结合，基于薄板小挠度理论、最小势能原理，推导了简化模型的挠度与稳定性计算公式；基于尖点突变理论分析了夹层变

2、形失稳的一般规律，得出夹层位移、能量与时间的函数关系，并对夹层变形定量预测；基于FLAC3D数值模拟软件，研究了急倾斜相邻矿体上行式开采与不同阶段矿块回采顺序的采动影响；基于地表沉陷指标与塑性区分布，得到最优的急倾斜相邻矿体回采顺序，并对采矿方法进行优化等。主要研究内容及结论如下：（1）根据急倾斜相邻矿体特殊形态，结合薄板小挠度理论、最小势能原理将相邻矿体—夹层系统在沿矿体走向简化成不同边界条件的薄板模型，推导了模型稳定性计算公式；基于平面应变基本特征，将系统在垂直走向简化成压杆，应用尖点突变理论解释了夹层失稳的原因是由系统

3、平衡点通过中叶所致。（2）通过室内岩石力学试验取得了矿区主要岩石的力学参数并工程化处理。根据系统失稳的充要条件推导出系统失稳的临界条件下矿房高度与矿房沿走向长度关系式；通过对会宝岭铁矿夹层位移、势能与时间关系的研究与夹层变形规律的分析，得出夹层最大位移与时间的函数，并对上中段夹层位移最大值进行预测。（3）应用FLAC3D数值模拟软件研究了会宝岭铁矿相邻矿体上行式开采和不同阶段矿块回采顺序下的应力变化规律和夹层位移规律，以及急倾斜相邻矿体开采前方应力分布。将应力变化按抛物线类型分为四类，得出对维护地压稳定最有利的回采顺序是前进

4、式双翼回采。（4）根据描述地表移动状态的五个指标和塑性区分布，得出急倾斜相邻矿体最优阶段回采顺序是上盘超前下盘的上行式回采，同时分析了地表移动状态的一般规律。针对分段采矿法采准巷道多、采准系数大等缺点，提出对厚度大于8m的矿段采用全阶段高组合凿爆采矿方法，介绍了这种采矿方法的采场布置、工艺原理与流程。