老鸦巢地下采空区稳定性-中南大学.docVIP

PAGE 湖南水口山有色金属集团公司矿业开发有限公司 地下采空区稳定性专项论证报告 国家金属矿安全科学技术研究中心 2009年1月 国家金属矿安全科学技术研究中心 主 任：李夕兵 项目负责人：李夕兵 王新民 主要参加人员：李夕兵 王新民 张钦礼 刘科伟 杜 坤 杜 晶 张德明 谢盛青 桂易林 赵 彬 报 告 编 制：张钦礼 谢盛青 报 告 审 核：李夕兵 王新民 PAGE III 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1． 前言 1 1.1 研究背景 1 1.2 灾害的定义及分类 2 1.3 采空区灾害的实例 4 1.4 国内外灾害研究现状 5 1.4.1 国外对灾害研究概况 5 1.4.2 国内灾害研究概况 7 1.4.3 国内外灾害研究进展和趋势 8 1.5 采空区稳定性研究方法 10 1.6 主要研究内容 13 2． 矿山基本情况 15 2.1 矿山地质概况 15 2.2 矿床地质构造及成因 16 2.2.1 矿段地质构造 16 2.2.2 矿体围岩岩性与矿体赋存条件 17 2.2.3 矿床成因 17 2.2.4 其他影响因素 17 2.3 水文地质条件 19 2.4 开采现状 19 2.4.1 开拓系统 20 2.4.2 采矿方法 21 2.5 矿山地压活动情况 22 2.6 主要采空区分布情况 23 2.7 采空区影响范围 23 2.7.1 采空区处理现状 23 2.7.2 采空区影响范围 25 3． 采空区失稳机理及扰动—能量转移事故模型 27 3.1 采空区失稳机理 27 3.2 采空区扰动—能量转移事故致因模型 28 3.2.1 扰动起源事故模型 28 3.2.2 能量转移论 30 3.2.3 扰动一能转移事故模型 31 3.3 本章小结 34 4． 矿体与围岩力学参数试验 35 4.1 样品加工与准备 35 4.2 试验内容 36 4.3 参数计算方法 36 4.4 试验结果 39 5．影响老鸦巢采空区稳定性的主要因素分析 45 5.1 地质水文因素 45 5.1.1 老鸦巢区地质构造 45 5.1.2 水文因素 46 5.2 采空区参数 47 5.2.1 岩体开挖工程的规格形状 47 5.2.2 采空区的埋藏深度 48 5.2.3 采空区面积 48 5.2.4 采空区高度 49 5.2.5 矿体倾角 49 5.2.6 矿柱几何尺寸和空间布置 49 5.3 其它因素 50 5.4 基于三带原理的采空区稳定性分析 51 5.5 本章小结 52 6． 三维实体建模与空区稳定性数值分析 55 6.1 三维建模方法与原理 55 6.1.1 三维建模及其可视化的优越性 55 6.1.2 矿山地表模型的建立方法 56 6.2 空区模型的建立方法 61 6.2.1 各中段巷道的建立 61 6.2.2 空区模型建立 72 6.3 矿山整体模型的建立 72 6.4 空区三维可计算模型的建立方法 75 6.4.1 建立用于生成可计算模型的采空区实体 75 6.4.2 矿区总体模型的建立 79 6.4.3 模型有限元网格划分 83 6.5 空区稳定性数值计算 88 6.5.1 对模型进行力学属性赋值 88 6.5.2 给定模型边界条件 88 6.5.3 对模型施加荷载及设定计算方式 89 6.6 空区稳定性数值分析 91 6.6.1 顶底柱稳定性数值分析 91 6.6.2 空区稳定性数值分析 104 6.7 小结与建议 105 7． 利用AHP分析采空区稳定性影响因素权重 107 7.1 AHP的基本原理与步骤 107 7.1.1 建立递阶层次结构模型 107 7.1.2 构造判断矩阵 108 7.1.3 层次单排序及一致性检验 109 7.1.4 层次总排序及一致性检验 110 7.2 利用AHP对采空区稳定性影响因素权重分析 111 7.2.1 构造AHP模型 111 7.2.2 构造判断矩阵 112 7.2.3 层次总排序计算 115