基于多自由度模型法的采空区群残采动态失稳响应及控制

《基于多自由度模型法的采空区群残采动态失稳响应及控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文基于多自由度模型法的采空区群残采动态失稳响应及控制作者姓名罗恩民工程领域安全工程校内指导老师姜立春教授校外指导老师唐涛高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年04月DynamicInstabilityResponseandControlofMinigofResidualOreinGoafGroupBasedonMulti-DegreeofFreedomModelMethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuoEn

2、minSuPervisor：Prof.JiangLichunSeniorEngineerTangTaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：X936学校代号：10561学号：201521002935华南理工大学硕士学位论文基于多自由度模型法的采空区群残采动态失稳响应及控制国家重点研发计划项目（2016YFC0600802）资助作者姓名：罗恩民指导教师姓名、职称：姜立春、教授唐涛、高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：安全工程论文形式：□产品研发□工

3、程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：资源安全与工程灾害防治论文提交日期：2018年04月12日论文答辩日期：2018年05月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：袁智委员：田震、马小明、李建三、罗建东摘要采空区是矿山重要危险源，残矿回采是提高资源回收率的有效途径。在对残矿资源进行二次开采的过程中，采空区群的岩体应力超过其极限强度达到动态失稳状态时，容易引发围岩破碎、顶板冒落、地表塌陷等灾害事故。因此，开展采空区群动态失稳响应及控制研究，对于金属矿山残矿资源的安全残采具

4、有十分重要的意义。论文以某大型金矿山采空区群为研究对象，在现场踏勘的基础上，借助振动力学和结构动力学理论以及数值模拟法，开展了残采过程中采空区群动态失稳响应和控制研究。论文的主要工作与成果如下：（1）在对某大型金矿地下采空区群调查的基础上，研究了结构动力响应基本理论和方法，主要包括动力分析理论、动力分析模型法、动力响应方程分析方法等，进而分析了单一水平和纵向采空区群动态失稳响应。（2）提出采空区群多自由度动力响应模型法，通过算例和监测结果验证了多自由度模型法的合理性，分析了采空区群的动力响应规律。利用弹簧模块和阻尼模块

5、处理空区群内部顶板与间柱之间的交叉链接问题，分析结果更加贴近工程体本质特征；采用Newmark-β法和Matlab自编程序解决了采空区群动力响应计算效率低、精度差的难题；与数值模拟法和现场位移沉降结果相对比，多自由度模型法可直观地揭示采空区群的动力响应规律。（3）根据某金矿山空区群可能存在的16种残采技术方案，结合多自由度模型法和MIDAS/GTS数值模拟法，对采空区群的动力响应特征进行了分析，提出了最优回采方案。综合分析结果可知，多中段空区顶板残采中方案3最为合适；多中段空区间柱残采中方案9最为合适；多中段空区顶板和

6、间柱组合残采中方案12最为合适。（4）分别构建静力特征和动力特征模型，分析了采空区群在充填后的静力特征和动力特征参数，并综合评估了充填后的效果。静力特征参数分析结果表明，拉应力和压应力分布范围整体左移和上移，剪切应力完全由间柱转移到充填体内；动力特征参数分析结果表明，充填后采空区群内部的应力集中发生了转移，采空区群岩体的位移及速度响应大幅下降；综合分析可知，充填后采空区群具有良好的动态稳定性，研究成果为采空区群残矿过程中动态失稳工程控制提供了理论指导。关键词：采空区群；残采；多自由度模型法；动态失稳响应；充填IABST

7、RACTGoafisamajorsourceofhazardsformines.Residualrecoveryisaneffectivewaytoincreaseresourcerecovery.Duringthesecondaryminingoftheresidualmineralresources,whentherockmassstressofthegoafgroupexceedsitsultimatestrengthandreachesthedynamicinstabilitystate,aseriesofdi

8、sasteraccidentinthegoafgroup,includingcrushingofsurroundingrock,fallingofroof,andcollapsingofsurface,willoccur.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutthestudyondy