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露天转地下开采过程三维可视化仿真模型及稳定性分析

作　者: 杨莹辉
导　师: 王在泉
学　校: 青岛理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 可视化仿真 SURPAC 地质模型 FLAC 边坡稳定性
分类号: TD861.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国矿业的快速发展,传统的地测采技术分布管理模式和手工处理方式,已解决不了因矿区规模扩大、生产效率提升而带来的技术与管理难题,加快数字化和信息化建设,已经成为很多矿山企业的发展目标。同时,露天转地下开采在矿业领域是广泛存在的问题,也是矿业市场持续发展需要解决的问题。本文选择澳大利亚SURPAC Minex Group开发的SURPAC软件作为三维仿真模型建模平台,以本钢南芬矿为工程背景,构建了本钢南芬露天矿露天转地下开采过程三维可视化仿真模型;并由SURPAC建立三维地质模型,进行真实的岩层划分,然后导入到大型有限差分计算软件FLAC中,对矿体地下部分进行崩落采矿法数值模拟,得出了边坡稳定性随开挖深度变化的变化规律,为下一步矿山进入地下开采提供了参考依据。本文的主要研究工作如下:(1)通过对南芬铁矿地质资料进行收集、整理和分析,确定南芬矿露天转地下的可行性方案,并运用大型矿山设计软件SURPAC建立南芬矿露天转地下开采系统三维可视化仿真模型。(2)在南芬铁矿真实地质构造的基础上运用SURPAC建立南芬矿三维地质模型,并转换到大型力学计算软件FLAC中。提炼出SURPAC建模并转换为FLAC计算模型过程中遇到的技术问题,并给出解决方法。(3)转换后的仿真模型利用FLAC软件进行力学模拟,真实模拟南芬矿露天转地下无底柱崩落采矿法,通过对模型进行力学分析,分别得到它在应力、位移与塑性区方面的分布规律。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪言  9-15
  1.1 研究的意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 SURPAC 软件系统简介  12-13
  1.4 南芬露天铁矿开采现状及露天转地下开采可行性  13
  1.5 研究内容及技术路线  13-15
第二章南芬露天铁矿露天转地下开采方案的选择  15-22
  2.1 对设计依据的地质资料的评述  15-16
    2.1.1 设计依据的资料  15
    2.1.2 地质勘探工作  15-16
    2.1.3 对设计依据地质资料的评述  16
  2.2 矿区地质  16-18
    2.2.1 地层  16-17
    2.2.2 构造  17
    2.2.3 混合岩及岩浆岩  17-18
  2.3 矿床地质  18-20
    2.3.1 矿体特征  18-19
    2.3.2 矿体围岩及夹石  19-20
  2.4 露天转地下开采可行方案的确定  20-22
    2.4.1 地下开采可能年产量确定  20
    2.4.2 矿石损失贫化指标确定  20-21
    2.4.3 地下开采可能年产量及服务年限验证  21-22
第三章南芬露天矿及其露天转地下开采过程三维可视化仿真模拟  22-40
  3.1 实体模型构建的原理及方法  22-23
  3.2 南芬露天矿三维地质实体模型建立  23-26
    3.2.1 南芬露天矿数字地形模型  23-24
    3.2.2 南芬露天矿矿体实体模型  24-25
    3.2.3 南芬露天矿岩体实体模型  25-26
    3.2.4 南芬露天矿三维地质模型  26
  3.3 南芬矿地下开采年产1000 万吨方案系统设计  26-37
    3.3.1 主要开拓巷道的确定及其三维模型建立  27-32
    3.3.2 辅助开拓巷道布置  32-35
    3.3.3 采矿方法布置方案  35-36
    3.3.4 井下开采达产时间计划  36-37
    3.3.5 矿石开采成本估算  37
  3.4 南芬矿地下开采三个方案的比较选择  37-38
  3.5 南芬矿地下开采总体仿真模型  38-40
第四章复杂三维地质模型SURPAC-FLAC 建模方法及数值模拟  40-56
  4.1 SURPAC 建模存在的问题  40-41
  4.2 SURPAC 块体模型的建立  41-43
  4.3 模型转换  43-44
  4.4 SURPAC 模型与FLAC 模型之间的网格匹配  44-45
  4.5 数值模拟分析  45-54
    4.5.1 第一主应力分析  48-50
    4.5.2 第三主应力分析  50-52
    4.5.3 塑性区分布  52-53
    4.5.4 位移变化分析  53-54
  4.6 边坡安全系数强度折减及分析  54-56
    4.6.1 强度折减法原理  54
    4.6.2 破坏判据  54-55
    4.6.3 安全系数确定  55-56
第五章结论与展望  56-58
  5.1 结论  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  61-62
致谢  62

露天转地下开采过程三维可视化仿真模型及稳定性分析

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