鐵礦床采空區(qū)充填治理效果分析方法研究課件

f匯報內(nèi)容：項目背景研究內(nèi)容研究成果創(chuàng)新點訓練效果明德博學勤奮求實某礦山于2005開工建設，2006年建成投產(chǎn)，主要開采Fe23號礦體。礦山有2條豎井開采礦體，截止2010年已開采346m、323m和303m三個中段，采礦方法屬空場法，運輸巷道布置在脈內(nèi)，采高15m左右，頂柱高10m左右，礦區(qū)已經(jīng)形成了6.866萬立方米的采空區(qū)，地表有村賓館、活動中心、公園、辦公室、鐵路等建構筑物，且大部分處于采空區(qū)陷落帶內(nèi)，如果采用隔離法處理采空區(qū)，空區(qū)隨著時間的增加會引起覆巖塌陷，導致地表移動，最終影響到地表建構筑的穩(wěn)定，給附近居民造成災難性的后果，嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全，影響社會和諧穩(wěn)定。項目背景采用崩落法處理采空區(qū)，地表建構筑物不但會直接毀壞，而且處理大面積的采空區(qū)施工組織困難，同時爆破產(chǎn)生地震波，會對地表周臺子村的建筑物產(chǎn)生影響，容易引發(fā)安全事故和民事糾紛。綜上所述，采空區(qū)處理方案不能采用隔離法和崩落法處理采空區(qū)，只能采用充填法處理采空區(qū)，充填法處理采空區(qū)有干式充填和濕式充填，為了確保地表建筑和井筒安全可靠，選擇全尾砂膠結充填采空區(qū)處理方案。項目背景項目背景

研究內(nèi)容工程背景研究空區(qū)治理效果模型建立空區(qū)治理效果分析結論充填體穩(wěn)定性評價地表變形控制效果分析采空區(qū)充填體穩(wěn)定性分析滯留采空區(qū)治理效果分析模型采用大型有限元模擬軟件對礦區(qū)開采過程采空區(qū)與地表沉降過程進行了三維仿真模擬。礦區(qū)三維實體網(wǎng)格模擬如圖1所示，采出礦體網(wǎng)格模擬如圖2所示。模型長600m，寬300m，高210m，148679個單元。模擬步驟為，首先進行了原巖應力計算，其次為分步開挖形成地下采空區(qū)，計算時共分三步開挖形成現(xiàn)狀空區(qū)，然后自下而上分次充填。圍巖計算參數(shù)根據(jù)地質(zhì)詳查報告選取，力學參數(shù)見下表：研究內(nèi)容礦體三維網(wǎng)格示意圖：研究內(nèi)容治理效果分析：滯留采空區(qū)充填體穩(wěn)定性分析提取了空區(qū)充填后，充填體的位移和最大主應力、最小主應力云圖。研究內(nèi)容最大主應力云圖研究內(nèi)容最小主應力云圖研究內(nèi)容x方向位移云圖研究內(nèi)容y方向位移云圖研究內(nèi)容z方向位移云圖研究內(nèi)容xyz方向位移云圖結果分析：

充填體的水平方向位移主要是在圍巖作用下產(chǎn)生的，由充填體的側(cè)幫向中心運動，位移值變化較小，范圍在2.6~5.4cm以內(nèi)。垂直方向空區(qū)大的采場充填體位移值較大，范圍在19~25cm以內(nèi)。充填體最大主應力均為壓應力，范圍在0.19~0.45MPa以內(nèi)，充填體最小主應力均為壓應力，范圍在0.14~0.50MPa以內(nèi)，均小于充填體的抗壓強度值。研究內(nèi)容充填體穩(wěn)定性評價基于安全系數(shù)法對充填體穩(wěn)定性進行評價，Mohr-Coulomb屈服條件的巖體破壞安全系數(shù)：（1）對充填體布設監(jiān)測點，提取其主應力，運用Mohr-Coulomb準則對監(jiān)測點進行了安全系數(shù)分析。研究內(nèi)容充填體監(jiān)測點布置如圖所示：提取充填體監(jiān)測點的主應力值，根據(jù)公式(1)進行計算可得出不同水平充填體監(jiān)測點的安全系數(shù)。一水平監(jiān)測點布置二水平監(jiān)測點布置三水平監(jiān)測點布置研究內(nèi)容測點最大主應力最小主應力安全系數(shù)1-0.090-0.3663.3862-0.121-0.2995.3353-0.139-0.2419.5124-0.120-0.2577.1115-0.209-0.3526.1616-0.087-0.2824.9767-0.135-0.2766.7768-0.178-0.2997.6179-0.241-0.3309.90210-0.216-0.3297.94711-0.261-0.3956.30412-0.209-0.3984.56513-0.255-0.4444.35514-0.158-0.2658.87215-0.248-0.3925.90316-0.300-0.5413.13417-0.129-0.3394.43018-0.218-0.3705.765研究內(nèi)容第一水平監(jiān)測點安全系數(shù)研究內(nèi)容測點最大主應力最小主應力安全系數(shù)1-0.261-0.5083.1932-0.295-0.3888.9103-0.182-0.3654.8734-0.363-0.4806.4785-0.409-0.5107.1456-0.405-0.4987.8757-0.403-0.4868.8638-0.233-0.3726.2099-0.301-0.4375.88510-0.307-0.4246.89511-0.323-0.4725.227第二水平監(jiān)測點安全系數(shù)研究內(nèi)容第三水平監(jiān)測點安全系數(shù)測點最大主應力最小主應力安全系數(shù)1-0.379-0.5045.8922-0.308-0.4575.2993-0.301-0.4296.3074-0.403-0.4957.9485-0.330-0.4496.6056-0.310-0.4187.4957-0.359-0.4647.2628-0.279-0.4245.6669-0.362-0.4746.79610-0.355-0.4666.87811-0.390-0.4887.51312-0.352-0.4666.69413-0.367-0.4866.28914-0.402-0.4967.81915-0.308-0.4326.492第三水平監(jiān)測點安全系數(shù)地表變形控制效果分析地表變形控制效果運用對比的方法進行分析，對采場開挖不充填和充填兩種方法開采對地表的變形進行對比。選取礦區(qū)的66線和68線在地表布設監(jiān)測點，提取不同方案的模擬結果進行分析。測點布置如圖所示。通過不同方案的地表監(jiān)測點沉降值對比表和曲線圖，可以清晰的看出采用充填后對地表變形值控制明顯。研究內(nèi)容地表變形控制效果分析測點布置圖測點充填后沉降值/mm開挖后沉降值/mm控制效果13.417.93132.40%24.0110.29156.50%3-1.79-2.4536.90%4-32.34-67.19107.80%5-58.18-134.23130.70%6-16.34-38.14133.40%75.0811.49126.40%研究內(nèi)容66線不同采礦方法測點沉降對比表測點充填后沉降值/mm開挖后沉降值/mm控制效果11.133.16179.00%2-6.23-12.3598.30%3-32.9-75.88130.60%4-43.12-110.44156.10%5-17.28-50.37191.50%6-3.96-6.5966.40%72.072.5724.30%研究內(nèi)容68線不同采礦方法測點沉降對比表通過不同方案的地表監(jiān)測點沉降值對比曲線圖，可以清晰的看出采用充填滯留后對地表變形值控制明顯。研究內(nèi)容66線68線項目研究成果基于河北某礦山滯留采空區(qū)現(xiàn)狀和特點，提出了合理的充填治理方案，建立了滯留采空區(qū)充填治理效果分析模型，運用有限元理論，在分析滯留采空區(qū)充填后充填體位移和應力場規(guī)律分析的基礎上，運用Mohr-Coulomb準則對充填體敏感點進行了安全系數(shù)計算，并采用對比法分析了采場開挖不充填和充填兩種方案的地表變形控制效果，綜合分析了該鐵礦床滯留采空區(qū)充填治理效果，該研究方法對治理方案實施和類似礦山空區(qū)治理具有指導意義。研究成果項目創(chuàng)新點建立基于有限元理論的鐵礦床采空區(qū)充填效果分析模型，提出基于Mohr-Coulomb準則和充填體位移和應力場數(shù)據(jù)分析的鐵礦床采空區(qū)充填治理效果分析方法。創(chuàng)新點項目訓練效果

通過本項目的研究與學習，使我們每位成員在科學思維等方面有了很大的提升，開拓了我們的眼界，同時也讓我們了解了很多較