铁矿床采空区充填治理效果分析方法研究.ppt

铁矿床采空区充填治理效果分析方法研究 f 汇报内容： 项目背景 研究内容 研究成果 创新点 训练效果 明德博学 勤奋求实 某矿山于2005开工建设，2006年建成投产，主要开采Fe23号矿体。矿山有2条竖井开采矿体，截止2010年已开采346m、323m和303m三个中段，采矿方法属空场法，运输巷道布置在脉内，采高15m左右，顶柱高10m左右，矿区已经形成了6.866万立方米的采空区，地表有村宾馆、活动中心、公园、办公室、铁路等建构筑物，且大部分处于采空区陷落带内，如果采用隔离法处理采空区，空区随着时间的增加会引起覆岩塌陷，导致地表移动，最终影响到地表建构筑的稳定，给附近居民造成灾难性的后果，严重威胁人民生命财产安全，影响社会和谐稳定。 项目背景 采用崩落法处理采空区，地表建构筑物不但会直接毁坏，而且处理大面积的采空区施工组织困难，同时爆破产生地震波，会对地表周台子村的建筑物产生影响，容易引发安全事故和民事纠纷。 综上所述，采空区处理方案不能采用隔离法和崩落法处理采空区，只能采用充填法处理采空区，充填法处理采空区有干式充填和湿式充填，为了确保地表建筑和井筒安全可靠，选择全尾砂胶结充填采空区处理方案。 项目背景 项目背景 研究内容 工程背景研究 空区治理效果模型建立 空区治理效果分析 结论 充填体稳定性评价 地表变形控制效果分析 采空区充填体稳定性分析 滞留采空区治理效果分析模型 采用大型有限元模拟软件对矿区开采过程采空区与地表沉降过程进行了三维仿真模拟。矿区三维实体网格模拟如图1所示，采出矿体网格模拟如图2所示。模型长600m，宽300m，高210m，148679个单元。 模拟步骤为，首先进行了原岩应力计算，其次为分步开挖形成地下采空区，计算时共分三步开挖形成现状空区，然后自下而上分次充填。围岩计算参数根据地质详查报告选取，力学参数见下表： 研究内容 矿体三维网格示意图： 研究内容 治理效果分析： 滞留采空区充填体稳定性分析 提取了空区充填后，充填体的位移和最大主应力、最小主应力云图。 研究内容 最大主应力云图 研究内容 最小主应力云图 研究内容 x 方向位移云图 研究内容 y 方向位移云图 研究内容 z 方向位移云图 研究内容 xyz 方向位移云图 结果分析： 充填体的水平方向位移主要是在围岩作用下产生的，由充填体的侧帮向中心运动，位移值变化较小，范围在2.6~5.4cm以内。垂直方向空区大的采场充填体位移值较大，范围在19~25cm以内。充填体最大主应力均为压应力，范围在0.19~0.45MPa以内，充填体最小主应力均为压应力，范围在0.14~0.50MPa以内，均小于充填体的抗压强度值。 研究内容 充填体稳定性评价 基于安全系数法对充填体稳定性进行评价，Mohr-Coulomb 屈服条件的岩体破坏安全系数： （1） 对充填体布设监测点，提取其主应力，运用Mohr-Coulomb准则对监测点进行了安全系数分析。 研究内容 充填体监测点布置如图所示： 提取充填体监测点的主应力值，根据公式 1 进行计算可得出不同水平充填体监测点的安全系数。 一水平监测点布置 二水平监测点布置 三水平监测点布置 研究内容 测点 最大主应力 最小主应力 安全系数 1 -0.090 -0.366 3.386 2 -0.121 -0.299 5.335 3 -0.139 -0.241 9.512 4 -0.120 -0.257 7.111 5 -0.209 -0.352 6.161 6 -0.087 -0.282 4.976 7 -0.135 -0.276 6.776 8 -0.178 -0.299 7.617 9 -0.241 -0.330 9.902 10 -0.216 -0.329 7.947 11 -0.261 -0.395 6.304 12 -0.209 -0.398 4.565 13 -0.255 -0.444 4.355 14 -0.158 -0.265 8.872 15 -0.248 -0.392 5.903 16 -0.300 -0.541 3.134 17 -0.129 -0.339 4.430 18 -0.218 -0.370 5.765 研究内容 第一水平监测点安全系数 研究内容 测点 最大主应力 最小主应力 安全系数 1 -0.261 -0.508 3.193 2 -0.295 -0.388 8.910 3 -0.182 -0.365 4.873 4 -0.363 -0.480 6.478 5 -0.409 -0.510 7.145 6 -0.405 -0.498 7.875 7 -0.403 -0.486 8.863 8 -0.233 -0.372 6.209 9 -0.301 -