复杂条件下铝土矿开采及岩层采动规律分析

《复杂条件下铝土矿开采及岩层采动规律分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、复杂条件下铝土矿开采及岩层采动规律分析【摘要】铝矿资源是我国现代工业生产中的主要物质资源。铝土资源合理开发，是实现铝工业持续发展的重要保障。然而，现阶段我国铝土资源开发环境恶化，对铝土开采单位整体开采能力提出更高要求。本文由现阶段铝矿开采工艺入手，对复杂条件下铝土矿开采技术、岩层采动规律做进一步分析。【关键词】复杂条件；铝土矿开采；岩层采动规律中图分类号：P2文献标识码：A铝原料生产是我国现代化生产中重要的组成部分，现阶段，我国铝原料生产存在诸多亟需解决的问题，导致铝原料生产能力难以实现进一步提升。本文以此基础，对复杂条件下铝土矿开采与岩层采动规律做进一步分析。

2、一、复杂条件下铝土矿开采分析的意义随着社会生产能力的发展，社会对铝原料的需求不断增加，到2011年年底，铝金属消耗量仅次于钢铁，成为世界第二大金属原料。近几年来，我国铝行业复苏，铝原料生产能力增强，但依然难以有效供应巨大的铝金属需求缺口。俄罗斯铝业联合公司认为，中国等一系列新兴国家将会逐渐取代发达国家，成为铝原料消耗的主体。在此背景下，我国铝行业发展难以满足社会对铝原料的需求，主要体现在以下几方面：（1）我国虽铝原料总量较大，但人均占有量较低。（2）铝原料生产技术未实现质的突破，整体生产能力与发达国家相比，仍存在较大差距。加强对复杂条件下铝土矿开采与岩层采动规律

3、的研究，能进一步提示铝矿生产能力，为我国现代化建设提供更多铝矿资源，最终实现铝矿生产能力的优化、发展。二、矿体开采的岩层数值模拟分析在实际生产中可发现，铝矿石开采、破坏过程具有明显的复杂性，经常存在研究结果与实际开采数据出现偏差的现象。随后信息化技术与矿石开采工作之间的联系不断深入，岩层数据模拟已成为一种较为常见的数据分析方式，可为分析相关矿石开采问题提供更加直接的数据支持。1.岩石力学问题数值方法岩石（矿石）虽是一种一般材料，但也是一种特殊的地质结构体，具有非连续、非线性等特点，导致岩石力学问题难以通过常规方法解决问题。而数值方法在岩石力学问题演示中具有较好的

4、适用性，不但能有效模仿岩体所处环境的特殊结构特征，也能有效分析岩石（矿石）开采过程中可能遇到的施工问题，所以数值方法成为解决岩土问题的主要方式。(1)有限单元法有限单元法(FEM)是一种常见的数据计算方法，通过将无数个具有自由度的连续介质体联系在一起，并转化为具有有限自由度的单元集合体。当这些单元集合体集合在一起时，可通过各个节点显示相关数值；所设的节点位移量为未知量，可通过求解计算出位移量的实际数值。同时，模型单元数量越多，所得到的计量结果越准确。在岩层采动规律分析过程中，可通过个规律层中的不同单元，计算出对应参数,当确定各个单元力学特征之后，即可通过结构分析

5、的方法计算出最终结果。传统有限单元法存在明显弊端，就是所需要的数据过于庞大，传统的人工计算不可避免的会出现错误。虽然近几年的网格生成程序有效解决了这一问题，但其计算时间过长。虽然有限单元法存在上述问题，但仍然是一种常见的岩石力学问题数值计算方法。(1)边界单元法尺度大是岩体普遍具有的一个特点，若在组成模型边界过程中，发现相对模型比例较小，在这种情况下，需要将便捷内部分散化多个小单元，采用有限单元法的误差率会上升。因此在计算过程中，很多学者希望通过对模型中的边界(如开挖的巷道边界)进行离散，使计算所需要的原始数据有所减少，同时要能自动考虑到大范围岩体的影响，边界单

6、元法(BEM)由此而生。边界单元法通过将模型中的各个边界划分为小段单元，无需离散边界内部实体。因此在，在二维分析过程中，可用线段代表数据；在三维分析过程中，可选取边界所对应的平面单元。在整个过程中，所需要准备的数据较少，有利于提高计算能力。但在实际计算过程中可发现，整个数据的编程难以理解，在平面单元采集过程中，常出现数据偏差等问题,影响计算的精准度。综上所述，两种岩石力学问题数值方法均具有优点与不足，因此在实际应用过程中，必须要充分结合实际生产环境,选择更为合适的计算方法。1.计算模型与参数计算由于在铝矿开采过程中，经常演解决地表起伏落差大、开采范围广等问题，因

7、此在矿区计算过程中，可将整个矿区划分为若干区域，并进行统一计算。(1)计算模型构建设一模型区域范围为(1200*800*500)m,设z轴代表竖直方向；y轴与探测线相平行，正轴指北偏东30°；x轴与探测线相垂直，正轴指向为东偏南30°o经上述资料计算得出，可将整个模型划分为176124个单元，节点数目为218274个。(2)参数计算统计上文模型地区的相关数值，具体资料见表1。表1.模型地区物理数据参数统计本次研究中，设岩矿体为弹塑性介质材料，其力学模型为：上述公式中，01、。3代表最大与最小应力值，C代表材料内聚力，代表材料内摩擦角，提示当拉应力状态下，当拉应力

8、大于材料抗拉强度时，材料