摘要
地下礦山開(kāi)采屬于極高危作業(yè)，而采場(chǎng)穩(wěn)定與否，直接影響進(jìn)行采礦生產(chǎn)人員及設(shè)
備的安全。本文在康家灣礦深部礦體地質(zhì)調(diào)查和礦巖物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試的基礎(chǔ)上，利用
大型有限元軟件ANSYS對(duì)康家灣礦深部難采礦體采場(chǎng)穩(wěn)定性及安全開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行分析研
究，主要研究成果如下:
1.通過(guò)廣泛的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)試，在掌握礦山工程地質(zhì)狀況、礦山開(kāi)采技術(shù)工藝條件
等的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了礦山采空區(qū)頂板的穩(wěn)定性評(píng)價(jià);
2.對(duì)康家灣礦區(qū)主要礦巖的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了物理力學(xué)參數(shù);
3.通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外常用的預(yù)留礦柱、錨桿護(hù)頂、切頂措施、假頂和預(yù)注錨桿護(hù)頂?shù)炔?br /> 同的破碎帶控制方法的分析比較，結(jié)合康家灣礦深部頂板巖層部分地段不穩(wěn)固，且不穩(wěn)
固巖層厚度較大的實(shí)際情況，對(duì)各種常用的控頂措施進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究;
4.對(duì)巖土彈塑性本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行總結(jié)，對(duì)Dru。ker一Prager模型及其模型參數(shù)的選取
作了簡(jiǎn)要說(shuō)明。詳細(xì)介紹了如何在ANSYS中實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土非線性力學(xué)行為的模擬分析，
并通過(guò)一個(gè)具體的工程實(shí)例說(shuō)明如何使用ANSYS對(duì)采空區(qū)穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬分
析，其計(jì)算結(jié)果在工程中得到了應(yīng)用;
5.利用三維有限元分析軟件，模擬了不同的開(kāi)采方案、采場(chǎng)跨度、護(hù)頂支護(hù)方式、
地應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)等多種因素的變化情況，主要以圍巖的應(yīng)力、變形、塑性區(qū)范圍、安全
率狀況等力學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)對(duì)不同采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了比較分析，得出了采場(chǎng)最佳結(jié)構(gòu)參
數(shù)和頂板極限暴露面積;
6.在以上研究的基礎(chǔ)上，對(duì)于頂板不穩(wěn)固的傾斜中厚難采礦體的開(kāi)采技術(shù)方法進(jìn)行
了研究。
關(guān)鍵詞:難采礦體，護(hù)頂?shù)V層，穩(wěn)定性，ANsys，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)
摘要1
ABSTRACT1
第一章概
1.1研究背景與目的、意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2
1.2.1采場(chǎng)穩(wěn)定性研究2
1.2.2地下采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究方法6
1.2.3采場(chǎng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)研究9
1.2.4難采礦體開(kāi)采技術(shù)研究10
1.2.5緩傾斜礦體開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)13
1.3主要研究?jī)?nèi)容 14
第二章康家灣礦深部礦體開(kāi)采技術(shù)條件15
2.1礦區(qū)及礦床地質(zhì)條件15
2.1.1礦區(qū)地質(zhì)條件巧
2.1.2礦床地質(zhì)條件16
2.2礦體水文地質(zhì)條件17
2.3深部礦床開(kāi)采技術(shù)條件20
2.3.1開(kāi)采范圍 20
2.3.2開(kāi)采技術(shù)條件20
2.3.3頂板巖層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)21
2.4初步設(shè)計(jì)推薦的采礦方法及評(píng)價(jià) 22
2.4.1初步設(shè)計(jì)推薦的采礦方法22
2.4.2推薦采礦方法整體評(píng)價(jià)23
2.5深部礦巖物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定24
2.6本章小結(jié) 24
三章非線性有限元分析法基本原理及其在^NSYS中的實(shí)現(xiàn)25
3.1地下巖土工程非線性有限元分析法簡(jiǎn)介25
3.1.1非線性有限元方法25
3.1.2巖體系統(tǒng)非線性動(dòng)態(tài)描述 27
3.1.3巖體系統(tǒng)本構(gòu)關(guān)系30
3.2非線性有限元法在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)3
3.2.1材料非線性分析簡(jiǎn)介36
3.2.2在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)39
3.3本章小結(jié)41
第四章采場(chǎng)頂板冒落機(jī)理及控頂技術(shù)研究43
4.1采場(chǎng)頂板冒落機(jī)理43
4.1.1頂板圍巖活動(dòng)過(guò)程的描述 43
4.1.2采空區(qū)頂板圍巖的冒落階段43
4.1.3康家灣礦實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中頂板冒落分析45
4.2采場(chǎng)頂板安全控制技術(shù)47
4.2.1采場(chǎng)頂板安全管理措施 47
4.2.2控頂措施的比較研究4
4.3康家灣礦護(hù)頂措施建議48
4.4本章小結(jié)49
第五章深部采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究50
5.1破碎頂板采場(chǎng)回采結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化50
5.1.1物理及力學(xué)模型50
5.1.2數(shù)值模型 51
5.1.3數(shù)值模擬結(jié)果及比較分析53
5.1.4數(shù)值模擬分析結(jié)論66
5.2較穩(wěn)固頂板采場(chǎng)回采結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化67
5.3穩(wěn)固頂板采場(chǎng)回采結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化70
5.4本章小結(jié)73
第六章頂板不穩(wěn)固傾斜中厚難采礦體開(kāi)采技術(shù)研究75
6.1采礦方法設(shè)計(jì)原則 75
6.2采場(chǎng)構(gòu)成要素和底部結(jié)構(gòu)75
6.3采準(zhǔn)與切割76
6.4回采與安全管理78
6.5開(kāi)展分段礦房嗣后充填法試驗(yàn)研究的建議78
6.6本章小結(jié)79
第七章全文總結(jié)80
參考文獻(xiàn) 81
致謝87