水域動載荷條件下復雜礦體開采安全技術.pdf

1、隨著市場對礦產資源的強勁需求，復雜環境條件下礦體的開采已經成為行業關注的熱點。由于金屬礦體賦存條件的復雜性、巖體變形的各向異性、開采方法的差異性，目前我國金屬礦床的“三下”開采技術還不成熟，尚未形成一套成熟的技術和裝備，對于特殊條件的“三下”開采還處于探索階段。由于“三下”開采涉及的危險因素復雜，如何預先評估開采布設工程、外部擾動要素對周邊重要構筑物的影響程度，采取相應的預防措施，成為“三下”開采成功的關鍵。
　　 論文以我國第

2、二大硫鐵礦山——安徽新橋硫鐵礦磯山東部礦體開采的復雜環境為對象展開研究，結合25年從事金屬礦山工作的現場實踐和理論基礎，以水域動荷載限定條件下的復雜礦體安全開采作為一個開放的動態、非線性系統為出發點，在理論分析、現場測試、室內試驗、現場試驗的基礎上，通過帷幕注漿工程，借助數值計算模擬方法，針對復雜礦體開采的關鍵因素，對鐵路線、河流和邊坡的作用和影響進行重點研究。
　　 論文取得如下創新性成果：
　　 (1)自主開發了價格

3、低廉、性能優異的改性粘土固化漿液，首次大規模在新橋礦區高含水區域的截流帷幕使用。固化漿液具有抗沖刷能力、材料費用低、結石率高（近似達100％)、堵水性能穩定等特點，與傳統的水泥漿液相比，降低注漿材料費用81％；首創了高速高效粘土輸料、自動粉碎、高速攪拌的粘土制漿工藝，制漿速度提高60％，工作效率提高80％，改善了漿液質量，徹底解決了設備經常損壞維修難題。
　　 (2)在現場詳勘、試驗的基礎上，提出分區不等距大孔距布設注漿孔方式，

4、利用改良性粘土固化漿液為主(90％)、粉煤灰固化漿液為輔(10％)，形成封堵斷層、溶洞的大規模、高強度注漿工藝。與傳統的等距布孔相比，優化后的布設注漿孔的鉆探工程量減少36.01％。帷幕注漿工程的堵水率達77.96％，減少了露天采坑的涌水量，塌陷區地表趨于穩定，公路、鐵路及河流等敏感區域塌陷現象消除。
　　 (3)克服了3DEC等三維數值分析軟件無法進行空間幾何凹體運算的限制，根據邊坡凹形臺階的坡頂和坡底坐標數據，利用三棱錐逼近

5、法，通過編程自動形成了凹陷露天礦采坑的凹形幾何邊坡體，真實再現了露天礦邊坡的幾何形狀，滿足了節理劃分、賦值和計算的需要，提高了分析結果的可靠度和精確度。
　　 (4)基于3DEC離散元軟件平臺，建立了水域動荷載限定條件下的礦體復雜區域的3DEC實體三維模型，論證了開采主體設計的總體布局、開拓工程、采場結構參數等的合理性、安全性，最大限度真實模擬了工程體對外部開挖單因素、多因素激勵的響應，評估了敏感區域的應力、位移、速度等特征指數