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破碎岩层采场稳定性分级及锚杆支护参数优化研究

王艳利  
【摘要】:采场的稳定性,对矿山开采工作、人员及设备的安全有直接的影响。通过对采场顶板进行分级,以评价采场的稳定性,并据此选择合适支护方式,确保矿山安全、高效生产。本论文以后观音山矿段-200m采场顶板的稳定性为研究目标,采用室内试验、理论分析、方案设计和数值模拟等方法,对不同支护方案进行了研究分析,最终确定适合后观音山的支护方案。本文主要内容如下: (1)对国内外现有锚杆支护理论做了对比分析,总结各种锚固理论的优缺点和适用条件,同时指出现有锚固理论存在的问题和今后发展的方向。 (2)对矿区的矿床地质构造和开采技术条件进行现场调查,结合岩石力学试验,得出各项岩石力学参数。并据此进行围岩分级和采场顶板锚杆支护设计。 (3)总结岩体分级方法的发展概况,提出采用灰色理论进行岩体分级的适用性。通过分析矿岩稳定性的影响因素,建立了以岩石饱和单轴抗压强度Ew、岩石完整性系数Kv、岩石质量指标RQD、节理间距d和结构面状态5个指标构建的矿岩稳定性灰色聚类模型,通过计算得出后观音山各岩层的稳定性级数。 (4)分析了采场顶板锚杆锚固机理,依据锚杆设计手册和经验公式,结合后观音山具体工程条件和围岩力学性质,进行锚杆支护设计。提出顶板支护的六种方案,并利用MIDAS/GTS软件进行数值模拟,根据各方案锚杆支护的模拟结果,得出较合理的支护参数。 本论文借助灰色理论,对矿山安全开采的核心问题进行了研究,探索了新的采场顶板稳定性的分级方法,对矿山资源的安全、高效开采具有重要的理论意义和工程应用价值。


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