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1、永平銅礦全尾砂膠結(jié)充填材料性能與采場圍巖穩(wěn)定性研究對于露天地下聯(lián)合開采的礦山,露天與地下的開采會相互制約相互影響。地下開采爆破產(chǎn)生的震動沖擊波及采動過程中產(chǎn)生的巖體移動甚至失穩(wěn)現(xiàn)象不僅對地下采場造成影響,還會對露天采場的邊坡、采礦設(shè)施及建筑物的安全構(gòu)成極大威脅。本文以永平銅礦為工程背景,為保證露天開采和地下開采順利進(jìn)行,以礦山初步設(shè)計及現(xiàn)有采區(qū)的實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以室內(nèi)巖石力學(xué)實驗、理論分析和數(shù)值模擬為研究手段對礦山的充填材料進(jìn)行了優(yōu)化,并應(yīng)用非線性數(shù)學(xué)方法對礦巖材料及采場整體的破壞機(jī)理和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)對永平礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查研究,從礦區(qū)地
2、層、地質(zhì)構(gòu)造、礦體特征及地應(yīng)力特征幾個方面分析了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征;(2)對礦區(qū)的主要礦巖(灰?guī)r、混合巖、礦石)的物理力學(xué)參數(shù)在實驗室內(nèi)進(jìn)行了測定。實驗內(nèi)容包括:密度和含水率等基本物理性質(zhì)參數(shù)測定、抗壓試驗、劈裂拉伸試驗及剪切試驗。通過實驗室數(shù)據(jù)的折減計算出巖體力學(xué)參數(shù),為后續(xù)的破壞機(jī)理分析及三維數(shù)值模擬建模建立基礎(chǔ);(3)對永銅礦全尾砂材料進(jìn)行現(xiàn)場取樣,對全尾砂的粒度、物理化學(xué)參數(shù)在實驗室內(nèi)進(jìn)行了測定分析;為了研究復(fù)合膠結(jié)材料的最優(yōu)配比,基于MSE準(zhǔn)則設(shè)計了均勻?qū)嶒灧桨?通過二次多項式逐步回歸法得出不同齡期的強(qiáng)度回歸方程并得出最優(yōu)解,利用通徑分析法分析了單個因子對最
3、終強(qiáng)度的影響程度,最后對回歸模型的可靠性進(jìn)行了驗證并對膠結(jié)充填體的強(qiáng)度做了對比研究;(4)為了探究巖石內(nèi)縱波波速與巖石所處應(yīng)力狀態(tài)間的關(guān)系,在彈性介質(zhì)波動理論基礎(chǔ)上建立了礦區(qū)典型巖石試樣及膠結(jié)充填體試樣在受載條件下縱波波速與應(yīng)力之間的數(shù)學(xué)模型,并基于試驗數(shù)據(jù)對單軸受載下巖石試樣的縱波波速與軸向應(yīng)力關(guān)系模型進(jìn)行了驗證;(5)基于突變理論對巖石加載過程中的聲彈特性進(jìn)行了計算分析,得出了不同巖石的縱波波速在軸向加載過程中的關(guān)鍵突變點,并以計算分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對巖石受載損傷的機(jī)理進(jìn)行了研究;(6)在尖點突變理論基礎(chǔ)上,對尖點突變勢函數(shù)的泰勒4次和5次兩種展開形式的判別式進(jìn)行了
4、推導(dǎo),基于FISH語言對能量判據(jù)在FLAC3D中進(jìn)行了二次開發(fā)。針對永平銅礦分段空場嗣后充填法二步驟回采結(jié)束后形成的充填體-頂板系統(tǒng)進(jìn)行了建模并采用強(qiáng)度折減與尖點突變相結(jié)合的方法對系統(tǒng)的安全系數(shù)進(jìn)行了驗算。和和和
