缓倾斜厚大矿体两步回采地压控制技术研究

【摘要】：矿产资源开采是国民经济的基础性支柱产业之一。目前矿产资源的开采主要采用地下及露天开采两种方法。随着地下开采向深度发展,必然引发矿山安全及岩体力学问题。另一方面,由于矿体包含诸多不可预见性的节理、裂隙、断层等结构弱面,增加了矿山安全工作的难度,容易诱发矿山灾变,有效管理和控制地压是解决这一问题的关键。随着国家对生产安全的重视,和高速发展经济对矿产资源依赖程度增加,以及矿产资源不可再生的特点,在确保安全的条件下,提高采矿回收率,最大限度地回收地下资源意义显得十分重大。实践证明,对于厚大矿体的开采,取消永久矿柱是实现这一目标的一个最佳途径。 本课题的研究涉及现场和室内试验方面的内容:(1)坑采范围岩石力学调查;(2)岩石稳定性安全等级划分及矿体顶板岩体质量评价;(3)充填体承载性能研究及接顶效果评价;(4)矿体、岩石及断层、节理等结构弱面物理力学性质研究;(5)坑采范围顶板稳定性数值模型及地压动态分布数值计算。其中现场试验研究内容包括:(1)开采区域坑下岩移观测网建立与观测研究;(2)采空区顶板垂直方向变形观测;(3)地压活动预报系统研究;(4)采区主要巷道变形观测。 研究得出如下结论:(1)运用综合评估方法对顶板岩石进行了安全等级划分,为确定合理的采场结构参数、回采顺序、充填材料配比等提供了科学的依据;(2)开发运用SUPER SAP有限元专用CAD系统,建立了新桥矿业有限公司地压模拟的三维力学模型,预测出可能出现灾害性地压活动的危险区域;(3)得出了新桥矿业有限公司坑下回采矿房在不充填的条件下的最大安全跨度;(4)利用SUPER SAP分析系统研究了充填接顶率与充填体承载效果的关系,得出了充填接顶率超过50%以上后,采空区顶板中的最小主应力强度变化不大的重要结论,该结论对于指导充填接顶工作具有重要的现实意义;(5)根据数值模拟研究结果,指导建立了新桥矿业有限公司井下-180m～-230m中段地压综合监测与预报系统;(6)验证了取消了连续盘区矿柱,当前回采顺序及参数的合理性,评价了充填体对地压管理的作用,确保了回采作业安全。