宁都硫铁矿浅部开采地压稳定性研究

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随着现代经济的不断发展,矿产资源的需求量也在不断的增加,而长期的地下矿产资源开采造成了许许多多的安全问题,给企业和国家带来了巨大的损失。在坚持走可持续发展战略和人与自然和谐相处的道路上,地下开采引起的地压失稳问题必须得到重视与解决。本文结合“江西朝盛矿业有限公司地压调查研究”课题,对宁都硫铁矿浅部开采引起的地压稳定性问题进行研究,采用现场调查、理论分析、数值模拟及现场监测方法,分析研究近地表房柱法开采引起的地压变化与地表沉降规律,主要研究内容及成果如下(1)搜集相关资料与现场调查,对矿山地质、开采现状、采空区形态、井下开采进度、矿区失稳破坏状况等资料进行了整理与分析,为后续工作提供基础。(2)总结地下开采地表沉降的原因与影响因素,分析矿柱的稳定性与上覆岩层移动变形规律,定性分析评价近地表房柱法开采地表沉降的一般规律,采用灰色预测系统预测地表沉降,综合判定地压的稳定性。结果显示:矿柱的核心区宽度大于两倍的屈服区宽度,即a>2b,且矿柱的安全系数k值大于1,表明矿柱稳定;上覆岩层也能够保持稳定,不会突发性失稳破坏。(3) SURFER建立地表模型,SURPAC建立地下模型,地表模型与地下模型组合建立矿山三维立体模型,ANSYS进行网格划分,FLAC3D定义材料属性及边界条件、施加初始应力进行静力分析,分步分中段对矿体进行开挖,获取开挖后地表垂直位移与水平位移变化,判定矿山模拟开挖后的稳定性。结果显示:开挖后的位移最大变化值分别为X方向3.2cm,Y方向1.16cm,Z方向8.2cm,矿区地表不会发生突发性失稳塌陷。(4)矿区布置井上井下监测网络进行长期监测,分析整理监测数据。长期监测显示观测周期内位移最大点为BM5观测点,位移变化值为51.88mm,结果表明矿区地表没有发生大规模沉降,但在今后的继续开采中必须引起足够的重视。
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