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南坡铜矿留矿采矿法采场危险因素分析研究

作　者: 原虎军
导　师: 陈玉明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 采场稳定性风险分析危险因素数值模拟岩体质量应力分布权重
分类号: TD862.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国国民经济发展对资源日益增长的需求,地下开采的比重日益增大。其安全问题也日益突出,并受到广泛的关注。近年来不少学者采用岩石力学理论、仪器监测和数值计算的方法进行了系统地研究,并取得卓越的成效。然而,深入分析表明,地下采场岩体失稳垮塌、冒落等安全问题是岩体强度、节理弱面条件、水文状况,以及围岩应力等因素共同作用的结果。如果仅采用单一的方法,仅从单一的角度去分析和研究,其结果将有所偏颇。本文以云南省勐腊县磨憨光明采选厂南坡铜矿为例,对浅孔留矿法采场的各种危险因素进行了探讨和分析,揭示了其采场安全影响主控因素,并据其构建了评价采场危险度的综合作用模型。根据影响采场安全的主控因素：采场岩体质量、采场二次应力分布、爆破影响,本文就从三个方面就其进行了分析研究。本论文只要研究内容如下：①分析影响采场稳定性的危险有害因素,并简化为岩体质量、二次应力分布、爆破影响三个主控因素；②对以上各影响因素进行无量纲化处理,并建立定量的对采场稳定性的影响度函数；③对各影响因素应用模糊层次法进行权重分配；④对岩体质量因素采用地质广泛使用的CSIR分级方法进行评价,并得出对采场的影响度函数；⑤运用ANSYS软件分析其采场周围应力的分布情况,并将应力分布或者位移分布转化成影响系数的分布；⑥对爆破影响因素使用工程类比法、损伤理论进行了分析,并得出了对采场影响度函数；⑦采用多指数综合评价方法建立了南坡铜矿采场综合影响度函数,并从影响采场稳定性的三个要素方面提出了地下矿山采场灾害预警防范措施。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1. 本课题研究的目的、意义和研究方法  8-10
  1.2. 采场稳定性国内外研究现状  10-14
第二章采场危险有害因素分析  14-31
  2.1 采场危险因素  14-20
    2.1.1 地质与构造  14-16
    2.1.2 岩层与岩性  16-17
    2.1.3 岩体应力  17-18
    2.1.4 地下水  18-19
    2.1.5 采矿工程因素  19
    2.1.6 危险因素的简化  19-20
  2.2 各危险因素的影响度分析  20-30
    2.2.1 定量评价指标的无量纲化处理  20-22
    2.2.2 岩体质量影响度分析  22-26
      2.2.2.1 采场岩体地质力学分类(CSIR分类)  22-25
      2.2.2.2 采场岩体质量影响度评判  25-26
    2.2.3 二次应力重新分布对采场影响度分析  26-28
      2.2.3.1 采场失稳破坏机理  26
      2.2.3.2 采场岩体破坏应力应变判据  26-27
      2.2.3.3 二次应力重分布计算及对采场稳定性影响度分析  27-28
    2.2.4 爆破影响度分析  28-29
      2.2.4.1 爆破损伤的评价方法  28-29
      2.2.4.2 爆破对采场岩体的影响度分析  29
    2.2.5 时间效应对采场稳定性影响度分析  29-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章采场危险因素综合作用模型的构建  31-40
  3.1 采场危险因素综合作用机理  31
  3.2 采场多指数综合评价函数的构建  31-32
  3.3 危险因素权重的确定  32-39
    3.3.1 FAHP方法原理及模型  33-35
      3.3.1.1 FAHP方法概述  33
      3.3.1.2 FAHP的数学模型  33-35
    3.3.2 金属地下矿山采场安全风险各主控因素权重的确定  35-39
      3.3.2.1 建立层次模型  35-36
      3.3.2.2 构建模糊判断矩阵  36-37
      3.3.2.3 指标指数矩阵的建立  37-38
      3.3.2.4 层次总排列及各要素的权重  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章南坡铜矿地下采场各危险因素影响度分析  40-65
  4.1 矿山基本概况  40-44
    4.1.1 矿山总体概况  40
    4.1.2 矿山开采技术条件  40-41
    4.1.3 矿山采矿方法  41-44
  4.2 南坡铜矿地下采场岩体质量影响度分析  44-47
    4.2.1 采场岩体质量调查  44-46
    4.2.2 南坡铜矿岩体质量分析  46-47
  4.3 南坡铜矿地下采场二次应力分布有限元数值模拟  47-60
    4.3.1 有限元数值模拟概述  47-49
      4.3.1.1 ANSYS软件介绍  47
      4.3.1.2 ANSYS软件的主要技术特点  47-48
      4.3.1.3 ANSYS程序分析基本过程  48-49
      4.3.1.4 三维模拟开挖过程的实现  49
    4.3.2 矿山岩石力学性质及采场原岩应力状态  49-50
    4.3.3 有限元模型构造  50-51
      4.3.3.1 计算模型基本假设  50-51
      4.3.3.2 模型的构建  51
    4.3.4 模型计算及相关说明  51-52
    4.3.5 采场开采步骤模拟  52
    4.3.6 模拟结果分析  52-59
      4.3.6.1 位移分析  52-54
      4.3.6.2 应力分析  54-58
      4.3.6.3 模拟分析结论  58-59
    4.3.7 南坡铜矿采场二次应力影响度  59-60
  4.4 南坡铜矿地下采场爆破因素影响度分析  60-64
    4.4.1 类比实验  60-63
    4.4.2 南坡铜矿爆破影响度的确定  63-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章南坡铜矿采场综合影响度分析  65-68
  5.1 采场稳定性综合影响度  65-67
    5.1.1 综合影响度函数  65-66
    5.1.2 调查窗口综合影响度  66-67
  5.2 南坡铜矿采场灾害预防对策  67
  5.3 本章小结  67-68
第六章结论与展望  68-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
附录A (攻读硕士学位期间公开发表论文)  76

南坡铜矿留矿采矿法采场危险因素分析研究

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