南坡铜矿留矿采矿法采场危险因素分析研究
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摘要
随着我国国民经济发展对资源日益增长的需求,地下开采的比重日益增大。其安全问题也日益突出,并受到广泛的关注。近年来不少学者采用岩石力学理论、仪器监测和数值计算的方法进行了系统地研究,并取得卓越的成效。然而,深入分析表明,地下采场岩体失稳垮塌、冒落等安全问题是岩体强度、节理弱面条件、水文状况,以及围岩应力等因素共同作用的结果。如果仅采用单一的方法,仅从单一的角度去分析和研究,其结果将有所偏颇。
本文以云南省勐腊县磨憨光明采选厂南坡铜矿为例,对浅孔留矿法采场的各种危险因素进行了探讨和分析,揭示了其采场安全影响主控因素,并据其构建了评价采场危险度的综合作用模型。根据影响采场安全的主控因素：采场岩体质量、采场二次应力分布、爆破影响,本文就从三个方面就其进行了分析研究。本论文只要研究内容如下：
①分析影响采场稳定性的危险有害因素,并简化为岩体质量、二次应力分布、爆破影响三个主控因素；
②对以上各影响因素进行无量纲化处理,并建立定量的对采场稳定性的影响度函数；
③对各影响因素应用模糊层次法进行权重分配；
④对岩体质量因素采用地质广泛使用的CSIR分级方法进行评价,并得出对采场的影响度函数；
⑤运用ANSYS软件分析其采场周围应力的分布情况,并将应力分布或者位移分布转化成影响系数的分布；
⑥对爆破影响因素使用工程类比法、损伤理论进行了分析,并得出了对采场影响度函数；
⑦采用多指数综合评价方法建立了南坡铜矿采场综合影响度函数,并从影响采场稳定性的三个要素方面提出了地下矿山采场灾害预警防范措施。
With the growing demand soared surface of mineral resource exhaustion in recent years of China, and shallow open-pit mine due to the increasing mining depth, the underground mining and deep mining is becoming more and more important. If only uses a single method, only from a single Angle to analysis and research, and its results will be biased.
Based on the MengLaXian MoHan light acquisition of yunnan copper, for example, south slope of shallow holes left all kinds of dangerous stope mining method factors were discussed and analyzed the stope.And in the paper according to the building of the coupled action of stope risk evaluation modelreveals its security implications major controlling factors. At last according to the influence of the stope four major controlling factors:safety stope mining rock quality, secondary stress distribution, blasting shock and time effect from four aspects.This paper research content as follows:
①The risk analysis on stability of stope and simplified the harmful factors for the rock quality, secondary stress distribution, blasting effect three major controlling factors;
②For all of the influence factors of the dimensionless processing, and establish the stability of stope quantitatively the effect is a function;
③On each affecting factor method of fuzzy hierarchy weight distribution;
④The factor of quality of rock mass is widely used by geological CSIR classification method to evaluate, and concluded that the effect is a function of stope;
⑤Using ANSYS software analyses the distribution of stress around the stope, and will stress distribution or displacement distribution into effect coefficient distribution;
⑥Use of blasting factors engineering analogy method, damage theory analysis, and draw the conclusion that the effect is a function of stope;
⑦Using exponential synthetic evaluation method to establish the southern slope copper mine stope comprehensive effect is a function, and from the three elements of stope stability influence presents the underground mine stope disaster warning preventive measures.
本文以云南省勐腊县磨憨光明采选厂南坡铜矿为例,对浅孔留矿法采场的各种危险因素进行了探讨和分析,揭示了其采场安全影响主控因素,并据其构建了评价采场危险度的综合作用模型。根据影响采场安全的主控因素：采场岩体质量、采场二次应力分布、爆破影响,本文就从三个方面就其进行了分析研究。本论文只要研究内容如下：
①分析影响采场稳定性的危险有害因素,并简化为岩体质量、二次应力分布、爆破影响三个主控因素；
②对以上各影响因素进行无量纲化处理,并建立定量的对采场稳定性的影响度函数；
③对各影响因素应用模糊层次法进行权重分配；
④对岩体质量因素采用地质广泛使用的CSIR分级方法进行评价,并得出对采场的影响度函数；
⑤运用ANSYS软件分析其采场周围应力的分布情况,并将应力分布或者位移分布转化成影响系数的分布；
⑥对爆破影响因素使用工程类比法、损伤理论进行了分析,并得出了对采场影响度函数；
⑦采用多指数综合评价方法建立了南坡铜矿采场综合影响度函数,并从影响采场稳定性的三个要素方面提出了地下矿山采场灾害预警防范措施。
With the growing demand soared surface of mineral resource exhaustion in recent years of China, and shallow open-pit mine due to the increasing mining depth, the underground mining and deep mining is becoming more and more important. If only uses a single method, only from a single Angle to analysis and research, and its results will be biased.
Based on the MengLaXian MoHan light acquisition of yunnan copper, for example, south slope of shallow holes left all kinds of dangerous stope mining method factors were discussed and analyzed the stope.And in the paper according to the building of the coupled action of stope risk evaluation modelreveals its security implications major controlling factors. At last according to the influence of the stope four major controlling factors:safety stope mining rock quality, secondary stress distribution, blasting shock and time effect from four aspects.This paper research content as follows:
①The risk analysis on stability of stope and simplified the harmful factors for the rock quality, secondary stress distribution, blasting effect three major controlling factors;
②For all of the influence factors of the dimensionless processing, and establish the stability of stope quantitatively the effect is a function;
③On each affecting factor method of fuzzy hierarchy weight distribution;
④The factor of quality of rock mass is widely used by geological CSIR classification method to evaluate, and concluded that the effect is a function of stope;
⑤Using ANSYS software analyses the distribution of stress around the stope, and will stress distribution or displacement distribution into effect coefficient distribution;
⑥Use of blasting factors engineering analogy method, damage theory analysis, and draw the conclusion that the effect is a function of stope;
⑦Using exponential synthetic evaluation method to establish the southern slope copper mine stope comprehensive effect is a function, and from the three elements of stope stability influence presents the underground mine stope disaster warning preventive measures.
引文
[1]许传华,任青文等.地下工程围岩稳定性分析方法研究进展[J].金属矿山.2003,320(2)：34-36.
[2]颜立新,苏永华.采场围岩稳定性分析与突变失稳预测研究思路[C].中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集.2002：604-606.
[3]甘昆蓉.地下工程围岩稳定性分析方法存在问题与思考[J].现代隧道技术.2003,40(6)：16-20.
[4]张继勋,刘秋生.地下工程围岩稳定性分析现状与不足[J].水利科技与经济.2005,11(2)：71-74.
[5]谭云亮,姜福兴等.锚杆对节理围岩稳定性影响的离散元研究[J].工程地质学报.1999,(1)：55-62.
[6]任青文,余天堂.块体单元法的理论和计算模型[J].工程力学.1999,16卷1期：67-77.
[7]任青文.岩体单元法以其在岩体稳定性中的应用[J].河海大学学报(自然科学版)1995,23(1)：1-7.
[8]朱维申,李术才,陈卫忠.节理岩体破坏机理和锚固效应及工程应用[D].北京：科学出版社,2002.
[9]石根华.数值流形方法与非连续形分析[D].北京：清华大学出版社,1997.
[10]谢文兵,陈晓祥等.采矿工程问题数值模拟研究与分析[D].北京：中国矿业大学出版社,2005.
[11]蔡美峰.岩石力学与工程[D].北京：科学出版社,2002.
[12]陆兆滨,王京等.模糊式识别法在围岩稳定分类上的应用[J].河海大学学报.1991,(6)：15-18.
[13]高谦.地下矿山工程围岩稳定性模糊动态聚类分析[J].工程地质学报.1997,(3)：243-246.
[14]冯玉国.灰色优化理论模型在地下工程围岩稳定性分类方法中的应用[J].岩土工程学报.1996,18(3)：62-66.
[15]冯玉国.地下工程围岩分类物元分析模型与应用[J].岩土工程师.2001,13(2)：1-5.
[16]朱维申,周奎等.脆性裂隙围岩的损伤力学分析及现场检测研究[J].岩石力学与工程学报.2010,29(10)：1963-1969.
[17]张强勇,朱维申等.节理岩体断裂破坏强度计算及工程应用[J].山东大学学报(工学版).2005,35(2)：98-101
[18]李树忱,朱维申等.能量耗散弹性损伤本构方程及其在围岩稳定分析中的应用[J].岩石力学与工程学报.2005,24(15)：2646-2653.
[19]朱维申,何满潮.复杂条件下围岩稳定性与岩体动态施工力学[D].北京：科学出版社,1996.
[20]李新平,朱维申等.裂隙岩体的损伤断裂理论与应用[J].岩石力学与工程学报.1995,14(3)：1964-1969.
[21]张玉详.巷道围岩稳定性识别模糊神经网络与模糊数学研究[J].岩土工程学报.1998,(3)：90-93.
[22]杨官涛,李夕兵等.地下采场失稳的能量突变判断准则及其应用[J].采矿与安全工程学报.2008,25(3)：268-271.
[23]谢和平,刘夕才‘等.关于21实际岩石力学发展战略的思考[J].岩土工程学报.1996(3)：98-102.
[24]Zhiyin Wang, Yunpeng Ling. Numerical simulation of the geomechanical processes in rock engineering. Internatonal Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2000,37:439-507.
[25]甘昆蓉.地下工程围岩稳定性分析方法存在的问题与思考[J].岩土工程界.2002,6(3)：27-30.
[26]徐开礼,朱志澄.构造地质学(第二版)[M].北京：地质出版社1989.
[27]王军.金属非金属矿山地质条件对其安全评价的影响分析[J].现代矿业.2010,498(10)：76-78.
[28]张轸编.矿山地质学[M].北京：冶金工业出版社,1982.
[29]李中林,欧阳道等.矿山岩体工程地质力学[M].北京：冶金工业出版社,1987.
[30]中国有色地质编委.中国有色金属矿山地质[M].北京：地质出版社,1990.
[31]高磊主编.矿山岩石力学[M].北京：机械工业出版社,1987.
[32]蔡美峰,孔广亚,贾立宏.岩体工程系统失稳的能量突变判断准则及其应用[J].北京科技大学学报.1997,19(4)：325-328.
[33]Jaeger, J.C and N.G.W.cook. Fundamental of rock mechanics.3rd edn. Landon:Chapman and Hall,1979.
[34]Hoek and E.T.Brown. Underground excavations in rock.London:Instr.Min.Metail,1980
[35]Hoek and E.T.Brown.The Hoek-Brown failure criterion-A 1983update.ISRM,1944(10).
[36]Grady D.E. and Kipp M.L, Continuun Modelling of Explosive Fracture in Oil Shale Int.J.Rock Mech.Sci&Geomech. Abstr,1987.17:147-157.
[37]Taylor L.M Chen E.P and Kuszmaul J.S, Microcrack-Induced Accumulation in Brittle Bock under Dynamic Loading, Computer Method in applied mechanics and engineering, 1986,55:301-320
[38]Ahrens,T.J.,Rubin,A.M.,Impact-Induced Tensional Failure in Rock, J.&R.,1993 98(EI),1185-1203,1993
[39]范庆忠.岩石蠕变及其扰动效应实验研究[J].岩石力学与工程学报.2007,26(1)：1-5.
[40]孙强,秦四清,马平.岩石蠕变-应变比分析[J].工程地质学报.2007,15(1)：67-70.
[41]姜永东,鲜学福等.砂岩蠕变特征及蠕变力学模型研究[J].岩土工程学报.2005,27(12)：1478-1481.
[42]李铀,朱维申等.某地红砂岩多轴受力状态蠕变松弛特性试验研究[J].岩土力学.2006,27(08)：1248-1252.
[43]李化敏,李振华,苏承东.大理岩蠕变特性试验研究[J].岩石力学与工程学报.2003,23(22)：3745-3749.
[44]杨彩虹,毛君,李剑光.改进的蠕变模型及其稳定性[J].吉林大学学报(地球科学版).2008,38(1)：92-93.
[45]高磊主编.矿山岩石力学[M].北京：机械工业出版社,1987.
[46]李柏年.模糊数学及其应用[M].合肥工业大学出版社,2007,(11)：130-134.
[47]吕跃进.基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法的排序.模糊系统与数学.2002,16(2)：79-85.
[48]张吉军.模糊层次分析法(FAHP) [J].模糊系统与数学,2000,14(2)：80-88.
[49].陈泽水.模糊互补判断矩阵排列的一种算法[J].系统工程学报,2001,16(4)：311-314.
[50]陈华友,赵佳宝.模糊判断矩阵的相容性研究[J].运筹与管理,2004,13(1)：44-47.
[51]陈泽水.模糊判断矩阵的相容性及一致性研究[J].解放军理工大学学报,2002,3(2)：94-97.
[52]王宝山,黄志伟等.金属地下开采采场灾害预警系统的研究[J].湖南科技大学学报(自然科学版)2006,21(4).
[53]李围.ANSYS土木工程应用实例[M].北京：中国水利水电出版社,2007.
[54]李权.ANSYS在土木工程中的应用[M].北京：人民邮电出版社,2005.
[55]王宝山.金属矿地下采场危险因素协同作用研究[D].武汉理工大学硕士论文2007年：62-67.
[2]颜立新,苏永华.采场围岩稳定性分析与突变失稳预测研究思路[C].中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集.2002：604-606.
[3]甘昆蓉.地下工程围岩稳定性分析方法存在问题与思考[J].现代隧道技术.2003,40(6)：16-20.
[4]张继勋,刘秋生.地下工程围岩稳定性分析现状与不足[J].水利科技与经济.2005,11(2)：71-74.
[5]谭云亮,姜福兴等.锚杆对节理围岩稳定性影响的离散元研究[J].工程地质学报.1999,(1)：55-62.
[6]任青文,余天堂.块体单元法的理论和计算模型[J].工程力学.1999,16卷1期：67-77.
[7]任青文.岩体单元法以其在岩体稳定性中的应用[J].河海大学学报(自然科学版)1995,23(1)：1-7.
[8]朱维申,李术才,陈卫忠.节理岩体破坏机理和锚固效应及工程应用[D].北京：科学出版社,2002.
[9]石根华.数值流形方法与非连续形分析[D].北京：清华大学出版社,1997.
[10]谢文兵,陈晓祥等.采矿工程问题数值模拟研究与分析[D].北京：中国矿业大学出版社,2005.
[11]蔡美峰.岩石力学与工程[D].北京：科学出版社,2002.
[12]陆兆滨,王京等.模糊式识别法在围岩稳定分类上的应用[J].河海大学学报.1991,(6)：15-18.
[13]高谦.地下矿山工程围岩稳定性模糊动态聚类分析[J].工程地质学报.1997,(3)：243-246.
[14]冯玉国.灰色优化理论模型在地下工程围岩稳定性分类方法中的应用[J].岩土工程学报.1996,18(3)：62-66.
[15]冯玉国.地下工程围岩分类物元分析模型与应用[J].岩土工程师.2001,13(2)：1-5.
[16]朱维申,周奎等.脆性裂隙围岩的损伤力学分析及现场检测研究[J].岩石力学与工程学报.2010,29(10)：1963-1969.
[17]张强勇,朱维申等.节理岩体断裂破坏强度计算及工程应用[J].山东大学学报(工学版).2005,35(2)：98-101
[18]李树忱,朱维申等.能量耗散弹性损伤本构方程及其在围岩稳定分析中的应用[J].岩石力学与工程学报.2005,24(15)：2646-2653.
[19]朱维申,何满潮.复杂条件下围岩稳定性与岩体动态施工力学[D].北京：科学出版社,1996.
[20]李新平,朱维申等.裂隙岩体的损伤断裂理论与应用[J].岩石力学与工程学报.1995,14(3)：1964-1969.
[21]张玉详.巷道围岩稳定性识别模糊神经网络与模糊数学研究[J].岩土工程学报.1998,(3)：90-93.
[22]杨官涛,李夕兵等.地下采场失稳的能量突变判断准则及其应用[J].采矿与安全工程学报.2008,25(3)：268-271.
[23]谢和平,刘夕才‘等.关于21实际岩石力学发展战略的思考[J].岩土工程学报.1996(3)：98-102.
[24]Zhiyin Wang, Yunpeng Ling. Numerical simulation of the geomechanical processes in rock engineering. Internatonal Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2000,37:439-507.
[25]甘昆蓉.地下工程围岩稳定性分析方法存在的问题与思考[J].岩土工程界.2002,6(3)：27-30.
[26]徐开礼,朱志澄.构造地质学(第二版)[M].北京：地质出版社1989.
[27]王军.金属非金属矿山地质条件对其安全评价的影响分析[J].现代矿业.2010,498(10)：76-78.
[28]张轸编.矿山地质学[M].北京：冶金工业出版社,1982.
[29]李中林,欧阳道等.矿山岩体工程地质力学[M].北京：冶金工业出版社,1987.
[30]中国有色地质编委.中国有色金属矿山地质[M].北京：地质出版社,1990.
[31]高磊主编.矿山岩石力学[M].北京：机械工业出版社,1987.
[32]蔡美峰,孔广亚,贾立宏.岩体工程系统失稳的能量突变判断准则及其应用[J].北京科技大学学报.1997,19(4)：325-328.
[33]Jaeger, J.C and N.G.W.cook. Fundamental of rock mechanics.3rd edn. Landon:Chapman and Hall,1979.
[34]Hoek and E.T.Brown. Underground excavations in rock.London:Instr.Min.Metail,1980
[35]Hoek and E.T.Brown.The Hoek-Brown failure criterion-A 1983update.ISRM,1944(10).
[36]Grady D.E. and Kipp M.L, Continuun Modelling of Explosive Fracture in Oil Shale Int.J.Rock Mech.Sci&Geomech. Abstr,1987.17:147-157.
[37]Taylor L.M Chen E.P and Kuszmaul J.S, Microcrack-Induced Accumulation in Brittle Bock under Dynamic Loading, Computer Method in applied mechanics and engineering, 1986,55:301-320
[38]Ahrens,T.J.,Rubin,A.M.,Impact-Induced Tensional Failure in Rock, J.&R.,1993 98(EI),1185-1203,1993
[39]范庆忠.岩石蠕变及其扰动效应实验研究[J].岩石力学与工程学报.2007,26(1)：1-5.
[40]孙强,秦四清,马平.岩石蠕变-应变比分析[J].工程地质学报.2007,15(1)：67-70.
[41]姜永东,鲜学福等.砂岩蠕变特征及蠕变力学模型研究[J].岩土工程学报.2005,27(12)：1478-1481.
[42]李铀,朱维申等.某地红砂岩多轴受力状态蠕变松弛特性试验研究[J].岩土力学.2006,27(08)：1248-1252.
[43]李化敏,李振华,苏承东.大理岩蠕变特性试验研究[J].岩石力学与工程学报.2003,23(22)：3745-3749.
[44]杨彩虹,毛君,李剑光.改进的蠕变模型及其稳定性[J].吉林大学学报(地球科学版).2008,38(1)：92-93.
[45]高磊主编.矿山岩石力学[M].北京：机械工业出版社,1987.
[46]李柏年.模糊数学及其应用[M].合肥工业大学出版社,2007,(11)：130-134.
[47]吕跃进.基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法的排序.模糊系统与数学.2002,16(2)：79-85.
[48]张吉军.模糊层次分析法(FAHP) [J].模糊系统与数学,2000,14(2)：80-88.
[49].陈泽水.模糊互补判断矩阵排列的一种算法[J].系统工程学报,2001,16(4)：311-314.
[50]陈华友,赵佳宝.模糊判断矩阵的相容性研究[J].运筹与管理,2004,13(1)：44-47.
[51]陈泽水.模糊判断矩阵的相容性及一致性研究[J].解放军理工大学学报,2002,3(2)：94-97.
[52]王宝山,黄志伟等.金属地下开采采场灾害预警系统的研究[J].湖南科技大学学报(自然科学版)2006,21(4).
[53]李围.ANSYS土木工程应用实例[M].北京：中国水利水电出版社,2007.
[54]李权.ANSYS在土木工程中的应用[M].北京：人民邮电出版社,2005.
[55]王宝山.金属矿地下采场危险因素协同作用研究[D].武汉理工大学硕士论文2007年：62-67.
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