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本文以昆钢大红山铁矿矿床整体为研究对象,在昆明有色冶金设计院提供的矿床开采设计资料及西南地质勘察设计研究院提供的地质相关资料的基础上,采用岩体力学理论对大红山铁矿矿床开采过程中围岩的应力、应变及位移情况进行了理论分析,对废石覆盖层形成过程中的力学机理进行研究。提出了边回采边放项的覆盖岩层的形成方案,分析了通过采用强制崩落、诱导崩落等手段,最终实现采空区围岩自然崩落的可行性。本文完成的主要工作有:
1.采用国际上成熟的岩土分析软件FLAC-3D,对矿床开采过程中采空区围岩的应力、应变及位移分布规律进行了模拟计算;通过对模拟结果的分析研究,得出了在矿床开采过程中采空区围岩应力、应变及位移的变化规律,采空区顶板围岩自然崩落的机理、可能崩落的范围及诱导崩落的方案;为矿床开采正确地决定回采顺序,诱导顶板岩层自然崩落最终形成自然崩落机制,以及进行合理的采场地压管理,特别是对灾害性地压的预测、预报提供了理论依据。
2.对无底柱分段崩落采矿法的采场地压规律进行了研究,主要从沿进路和垂直进路两个方向,对回采过程中围岩的应力场分布规律、采场地压的传播规律及上覆岩层的来压机理进行了研究,在此基础上又对覆盖岩层的形成方式、合理厚度、覆岩形成后上部岩层继续冒落的发展规律及地表可能塌陷的情况进行了分析预测。
3.除主采区外还对东部小矿体开采过程中的地压活动规律进行了数值模拟分析,研究了开采过程中采空区围岩应力、应变及位移的变化规律,两采区围岩应力场的相互关系,得出了两采区地压活动各自独立互不影响的结论。
本文与现场生产实际结合紧密,计算基础数据来自生产实际。可以预见,本文的研究结果将为矿山生产和建设,特别是安全生产制度的建立提供重要的理论依据。