复杂金矿体安全高效开采技术研究与应用

内 容 提 要


本书围绕“岩体质量精准分级—采场与巷道支护优化—采矿方法科学优选—工业试验验证”这条主线，通过大量岩石力学试验、数字摄影测量、三维数值模拟与现场工业试验，首次提出适用于缓倾斜破碎矿体的“上向水平分层充填采矿法+上向进路充填法”联合工艺，建立了基于RMR、Q、BQ多指标耦合的岩体稳定性分级与智能支护决策系统，研发了锚杆（索）—六角勾花网—喷混凝土联合支护成套技术，实现支护成本降低16%、效率提升20%。本书为类似复杂难采金属矿提供了可复制、可推广的工程范式，对推动我国深部金属矿安全高效开采具有重要参考价值。


本书可供采矿领域的科研人员、技术人员、管理人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。

1概述4
2 小东沟金矿概况5
2.1 矿区交通位置5
2.2 矿区自然地理、经济概况6
2.3 开采技术条件6
3 小东沟金矿矿岩物理力学试验研究11
3.1 取样地点11
3.2 试件规格与类别12
3.3 抗拉强度试验13
3.3.1 仪器设备13
3.3.2 试验方法与计算公式13
3.3.3 试验结果14
3.4 单轴抗压强度试验15
3.4.1 仪器设备15
3.4.2 试验方法与计算公式16
3.4.3 试验结果17
3.5 三轴压缩试验19
3.5.1 仪器设备19
3.5.2 试验方法与计算公式19
3.5.3 试验结果21
3.6 本章小结24
4 矿区岩体结构面数字摄影测量及分析24
4.1 ShapeMetrix 3D系统简介24
4.1.1 系统组成25
4.1.2 系统使用的主要步骤26
4.1.3 系统的主要优点27
4.2 利用蒙特卡洛方法模拟岩体结构面27
4.2.1 建立岩体结构面概率模型的依据27
4.2.2 岩体结构面几何参数的概率模型28
4.3 岩体结构面数字摄影测量及结构面模拟28
4.3.1 节理岩体表面三维合成及结构面信息获取28
4.3.2 结构面参数统计结果汇总30
4.3.3 优势节理面分析32
4.4 不同节理组合稳定性分析32
4.4.1 优势节理组组合32
4.4.2 块体稳定性分析34
4.5 本章小结36
5 矿区岩体工程质量和稳定性评价36
5.1 基于RMR分级的岩体质量评价37
5.1.1 岩体完整性评价38
5.1.2 岩体质量指标(RQD)38
5.1.3 节理间距39
5.1.4 节理状态40
5.1.5 地下水41
5.1.6 节理产状修正系数41
5.1.7 RMR分级最终结果42
5.2 基于Q分级的岩体质量评价42
5.2.1 岩体的RQD指标43
5.2.2 岩体的节理组数44
5.2.3 岩体的节理粗糙度系数44
5.2.4 岩体的节理蚀变系数45
5.2.5 岩体节理水折减系数46
5.2.6 应力折减系数46
5.2.7 分级结果47
5.3 基于BQ分级的岩体质量评价48
5.3.1 节理体积数确定49
5.3.2 岩石单轴(饱水)抗压强度50
5.3.3 岩石基本质量BQ值50
5.3.4 修正BQ值50
5.4 研究区域三种分级方法对比52
5.5 本章小结53
6 采场支护参数优化研究53
6.1 大型结构面对采场稳定的影响53
6.2 上向进路采场支护参数优化55
6.2.1 数值模拟分析56
6.2.2 锚杆支护时机60
6.2.3 锚杆支护网度60
6.2.4 金属网支护优化62
6.2.5 支护参数优化结果63
6.3 下向进路采场支护参数优化63
6.3.1 数值模拟分析63
6.3.2 支护参数优化结果66
6.4 本章小结66
7 巷道支护参数优化研究67
7.1 围岩变形数值模拟67
7.1.1 数值模拟软件67
7.1.2 几何模型的建立及网格划分68
7.1.3 物理模型设定及初始计算69
7.2 喷射混凝土参数优化72
7.2.1 喷射混凝土国家规范要求72
7.2.2 混凝土喷层厚度参数72
7.3 锚杆支护参数优化74
7.3.1 锚杆间排距74
7.3.2 锚固段长度要求74
7.5 小东沟金矿巷道分级支护参数优化结果75
7.6 矿岩稳定性分级与支护智能参数获取程序编制77
7.6.1 系统简介77
7.6.2 系统使用说明77
7.7 本章小结81
8 小东沟金矿复杂矿体采矿方法优选81
8.1 基于模糊数学方法的采矿方法优选原理81
8.1.1 模糊数学在优选采矿方法的特点81
8.1.2 模糊数学优选采矿方法步骤82
8.2 缓倾斜复杂矿体采矿方法初选85
8.2.1 采矿方法选择基本要求85
8.2.2 采矿方法选择考虑的主要因素85
8.2.3 类似矿山开采技术条件及采矿方法85
8.2.4 初选采矿方案经济技术指标88
8.3 采矿方法模糊综合评判法优选88
8.3.1 模糊权重的确定88
8.3.2 模糊隶属度的确定91
8.3.3 采矿方法模糊综合评判优选93
8.4 缓倾斜薄矿体采矿方法优选94
8.4.1 灰色关联度TOPSIS法模型构建94
8.4.2 采矿方法经济技术评价指标确定98
8.4.3 耦合灰色关联TOPSIS法采矿方案决策98
8.4.4 相对贴近度对比验证分析100
8.4.5 本章小结101
9 小东沟金矿破碎岩体全断面分级支护工业试验103
9.1 试验巷道选取与现场调研103
9.2 试验巷道智能分级与支护参数智能匹配103
9.3 全断面支护现场施工与技术要求104
9.4 工业试验效果评价与经济效益分析106
9.5 本章小结107
10 小东沟金矿试验采场设计与实施108
10.1 试验采场选取108
10.2 采矿方法108
10.3 采切比计算108
10.4 采场结构参数确定109
10.4.1 模型建立与参数确定109
10.4.2 方案一模拟结果110
10.4.3 方案二模拟结果113
10.4.4 方案三模拟结果116
10.4.5 各方案对比分析120
10.5 凿岩爆破121
10.6 采场通风122
10.7 采场顶板管理122
10.8 出矿运输系统124
10.9 采场充填124
10.10 矿区地压调控关键技术研究124
10.11 本章小结127
参考文献- 128 -