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露天坑回填对地下岩体的应力应变场影响研究

作　者: 夏世友
导　师: 张电吉
学　校: 武汉工程大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 露天采坑数值模拟应力应变尾矿库
分类号: TD32
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

对于采用露天转地下开采方式的矿山，如何处理露天采空区是一大难题。为不影响地下采矿工程，大多数的矿山业主选择废弃露天采空区的做法，但该方法既不经济也不实用。本课题正是以丰山铜矿为背景针对目前这种不合理处理露天采空区的方法所做的研究。在课题研究中，通过大量的实地调查和阅读有关文献资料，运用数值模拟方法，分析露天坑堆放干渣尾矿对地下岩体的应力应变的影响，从而为探讨露天采空区改建成干渣尾矿库是否可行提供理论依据。首先，选取比较有代表性的两个矿山地质结构剖面（17号面、19号面），运用ANSYS有限元程序建立三维有限元模型，然后将模型导入到有限差分法软件FLAC3D中，模拟露天采空区在排放干渣尾矿的条件下对地下岩体应力应变场的影响。分析得出以下结论：(1)露天坑排放干渣尾矿，当地下矿体开挖时，地下采场顶板和底板有下沉和回弹变形，但各部位的变形量普遍较小，对露天边坡稳定性影响亦较小，尾矿堆载对地下矿体围岩的变形影响不甚明显。(2)地下矿体开挖后，围岩应力重新分布，应力集中主要出现在采空区的两端，采空区顶板与底板均出现最大拉应力，塑性区主要分布在露天坑底及采空区顶、底板。尾矿堆载后采场的最大压应力和最大拉应力均略有增加，其原因是尾矿加载增加了下覆岩体的围压应力。(3)丰山铜矿露天坑堆放干渣尾矿对下部开采产生的附加应力影响较小，露天采坑尾矿堆载对下覆矿体开采的影响较小，露天坑堆放干渣尾矿方案是可行的。目前，在我国的土地资源比较紧张的情况下，通过本课题的研究，对于我国的采矿业在探索新的发展道路上，特别是关于尾矿库建设这一方面具有重大的意义。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 课题来源  12
  1.2 课题的研究意义  12-13
  1.3 国内外露天采坑复垦研究现状  13-15
  1.4 国内外有关露天转地下开采的研究现状  15-19
  1.5 本文的研究内容  19-20
第2章研究方法  20-24
  2.1 确定研究方法  20
  2.2 FLAC3D 的求解过程  20-22
  2.3 模拟过程  22
  2.4 计算假设  22-23
  2.5 稳定性判断依据  23-24
第3章工程概况  24-32
  3.1 丰山铜矿的地理位置  24-25
  3.2 区域地质  25-26
  3.3 矿体特征  26-28
  3.4 水文地质条件  28-29
  3.5 采矿方法  29-32
第4章堆放尾矿干渣对地下开采影响分析  32-38
  4.1 工程地质应力分析  32-36
    4.1.1 岩矿体地质因素影响  32-34
    4.1.2 采矿工程布置  34-35
    4.1.3 采场顶板稳定性影响  35-36
  4.2 采空区围岩的稳定性分析  36
  4.3 边坡岩层稳定性分析  36-37
  4.4 坑内倒灌跑泥及防范措施  37-38
第5章数值模拟及分析  38-80
  5.1 分析计算方法  38-44
    5.1.1 三维空间离散  39-40
    5.1.2 空间差分  40-41
    5.1.3 节点的运动方程与时间差分  41-42
    5.1.4 莫尔-库仑模型  42-44
  5.2 岩体力学参数  44-45
  5.3 确定本构模型  45-46
  5.4 干渣尾矿堆载下 17 号勘探线应力场分析计算  46-65
    5.4.1 计算模型及边界条件  46-47
    5.4.2 模拟工况  47
    5.4.3 各工况应力变形分析  47-64
    5.4.4 小结  64-65
  5.5 干渣尾矿堆载下 19 号勘探线应力场分析计算  65-80
    5.5.1 计算模型及边界条件  65-66
    5.5.2 模拟工况  66
    5.5.3 各工况应力变形分析  66-77
    5.5.4 小结  77-80
第6章露天坑干渣堆放技术方案与管理  80-84
  6.1 露天坑容量及服务年限  80
  6.2 筑坝与排水系统  80
  6.3 岩体工程加固技术  80-82
  6.4 露天坑尾矿干渣堆放顺序与管理  82-84
第7章露天坑堆放尾矿干渣后的控制措施  84-88
  7.1 围岩控制技术措施与建议  84
  7.2 露天坑底部防渗防洪排水对策  84-85
  7.3 优化设计与施工方案  85
  7.4 采场顶板管理  85-86
  7.5 加强监测工作  86-88
第8章结论与展望  88-90
参考文献  90-96
致谢  96-98
攻读硕士学位期间已发表的学术论文  98

露天坑回填对地下岩体的应力应变场影响研究

内容摘要

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