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《矿柱回收过程充填体与围岩稳定性及安全监控研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、矿柱回收过程充填体与围岩稳定性及安全监控研究矿柱回收最关键的问题是合理控制地压,防止大规模地压活动发生,安全顺利回收矿柱。论文对矿柱回收过程充填体与围岩稳定性及安全监测监控进行了研究,根据矿柱回收过程中充填体与围岩稳定性及安全监测研究现状,采用数值模拟对矿柱体在动力扰动下的响应特征及应力场变化规律进行了分析；根据充填体抗压实验的结果,建立了尾砂胶结充填体损伤模型,并分析研究了尾砂充填体破坏规律以及充填体与岩体合理匹配关系；研究构建矿柱回收开采过程安全监测预警综合决策系统。论文以大冶铁矿矿柱回收充填为工程实
2、例,通过收集和研读大量国内外文献资料,采用实地调查、理论和实证研究等方法,利用数值模拟方法对开采矿柱工艺方案进行比选,对大冶铁矿充填法开采矿柱安全性进行系统研究,取得的主要研究结论和成果如下：1.采用数值模拟对矿柱体在动力扰动下的响应特征进行了分析研究,发现随着矿柱模型负载的增大,动力扰动对矿柱模型的影响越来越明显,模型表现不稳定。说明随着所受应力的增大,矿柱容易出现失稳破坏现象。2.对充填体的力学作用机理进行了研究,由于尾砂胶结充填体为多相复合材料,其内部包含有各种微裂纹、微孔隙、气泡等缺陷,损伤特性明
3、显,因此可采用损伤力学研究充填体破坏规律。论文对不同配比的尾砂胶结充填体进行抗压实验,得到了尾砂胶结充填体的力学特性。根据损伤力学的研究方法,综合现有的研究成果建立了尾砂胶结充填体损伤模型,分析了尾砂胶结充填体不同配比损伤规律；根据力学模型建立了不同配比充填体损伤本构模型,用突变理论研究了尾砂充填体破坏规律并探讨充填体与岩体的合理匹配关系,为矿山采空区充填体强度设计提供了理论依据。3.对矿柱回收开采监测方法、监测布点与监测要求,以及地下位移监测模型及矿柱回收开采安全监测预警综合决策系统进行了研究。论文在研
4、究监测方案的基础上构建矿柱回收开采安全监测预警综合决策系统,该监测系统是基于现场工业控制总线技术构成的数字通讯网络系统。地面监测中心站通过有线通讯网络向井下工作面多道采集分站发送相关指令,井下各多道采集分站对接收到的指令进行解析、确认通信模块控制经由通信网络将数据上传,完成井下多道采集分站与中心站的数据信息交换。地面监测中心站接收的实时数据经处理后在系统计算机屏幕上实时显示、制表及存储。客户端接收到数据进行适时曲线和数据显示,并把数据导入预警模式,如果出现险情则通过声音、图像、文字等多种形式报警。此研究成
5、果可以实现矿柱回收过程地压安全信息评估及灾害预警预报。4.以大冶铁矿矿柱回收充填为工程实例,对回采过程中矿体、围岩及充填体的变形特征、应力特征以及受力状态进行数值模拟分析比较。位移场分析表明,回采过程中矿柱及围岩变形量较小,但回采顶板时变形量相对较大。应力场分析表明,充填体有效改善了采空区的应力条件,很大程度上降低了应力集中程度,使得矿体与围岩的应力环境得到了显著改善。塑性区分析表明,充填体对回采过程中围岩、顶板的支护效果十分明显。说明充填体充分发挥了支撑作用,可以避免出现明显的应力集中现象,以保证回采过
6、程中采空区围岩的稳定性。总之,论文对矿柱回收过程充填体与围岩稳定性及安全监控进行了研究,无论是对弥补我国目前矿柱回收及围岩稳定性安全监控理论研究的缺陷,还是对充填体与围岩应力匹配性研究及矿柱回收充填体强度设计方面,都具有十分重要的理论意义和实践意义。本文研究的主要创新点如下：1.根据尾砂胶结充填体力学实验的结果和损伤力学的研究方法,建立了尾砂胶结充填体损伤模型,用突变理论研究了尾砂充填体破坏规律并探讨充填体与岩体合理匹配关系,为充填体强度设计提供了理论依据。2.开发了一套完整的矿柱回收开采过程中采场地压、
7、地表沉降及变形、地表岩移、地下位移监测安全监测预警综合决策系统,该系统可以明确地压监测的重点部位,实现矿柱回收过程中地压安全信息评估及灾害预警预报。3.应用数值模拟方法对回采过程中矿体、围岩及充填体的变形特征、应力特征以及受力状态进行计算分析比较。结果表明,充填体有效改善了采空区的应力条件,降低了应力集中程度,对围岩、顶板的支护效果十分明显,可以保证回采过程中采空区围岩的稳定性。研究结果对矿柱的安全回收具有实际指导作用。究究
