多層緩傾斜薄--中厚礦床復(fù)雜采動(dòng)采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究.pdf

1、傳統(tǒng)的逐層開采方式制約了多層緩傾斜薄-中厚礦床的安全、高效、經(jīng)濟(jì)開采，而多層條帶開采能有效提高開采效率。條帶礦柱作為緩傾斜空區(qū)頂板主要支撐體，其壓縮破壞和強(qiáng)度特征，以及在復(fù)雜采動(dòng)過程中的不同采場結(jié)構(gòu)受力特征是多層條帶開采時(shí)判別采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵科學(xué)問題。采用巖石力學(xué)試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬試驗(yàn)和物理相似模擬試驗(yàn)等研究手段，系統(tǒng)研究了多層緩傾斜薄-中厚礦床復(fù)雜采動(dòng)采場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。
　　(1)針對(duì)多層緩傾斜薄-中厚礦床“多層”和

2、“中厚”的礦體賦存特征，分別開發(fā)了多層條帶開采嗣后充填法和條帶分層充填法。構(gòu)建了基于區(qū)間數(shù)多心態(tài)排序的采礦方法評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了在不同風(fēng)險(xiǎn)偏好條件下對(duì)采礦工程中區(qū)間數(shù)的排序。應(yīng)用該模型對(duì)某典型多層緩傾斜薄-中厚礦床進(jìn)行了采礦方法評(píng)價(jià)研究，確定了最優(yōu)的多層條帶開采嗣后充填法。
　　(2)采用單軸和三軸壓縮試驗(yàn)，分析了層理面傾角對(duì)層狀巖體壓縮破壞形式及其強(qiáng)度特征的影響，以及不同層理面強(qiáng)度緩傾斜層狀巖體的不同壓縮破壞形式特征。基于PFC數(shù)

3、值模擬，從細(xì)觀層面揭示了折線型“斜臺(tái)階”狀破斷面、單剪切斜面及X型剪切斜面等三種不同層理面強(qiáng)度緩傾斜層狀巖體不同壓縮破壞形式的形成機(jī)理。重點(diǎn)關(guān)注了弱層理面緩傾斜層狀巖體折線型“斜臺(tái)階”狀的破壞形式，基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和斷裂力學(xué)理論，推導(dǎo)出折線型“斜臺(tái)階”狀破斷面中的層理面間完整巖體破斷角解析式，建立了緩傾斜層狀巖體“斜臺(tái)階”狀破壞判據(jù)。
　　(3)采用有效區(qū)域理論，分析了緩傾斜礦床多層條帶開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移演化規(guī)律;并用

4、數(shù)值模擬方法研究了單面和雙面臨空礦石礦柱的集中應(yīng)力分布特征;基于能量平衡原理建立了空區(qū)頂板卸壓高度計(jì)算式;構(gòu)建了單面和雙面臨空充填體礦柱及復(fù)雜采動(dòng)巖梁頂板的分布應(yīng)力彈性力學(xué)求解模型。研究結(jié)果揭示了多層條帶開采過程中復(fù)雜采場結(jié)構(gòu)的受力特征。
　　(4)采用數(shù)值模擬和物理相似模擬試驗(yàn)方法，系統(tǒng)分析了動(dòng)態(tài)開采過程中的空區(qū)頂板、礦石礦柱、充填體礦柱及上覆巖體的應(yīng)力場和位移場變化規(guī)律，揭示了多層條帶開采兩步驟回采過程中非連續(xù)小卸壓區(qū)域向連續(xù)