本書共分7章,主要內(nèi)容包括:焦家金礦概況、深部節(jié)理硬巖強(qiáng)度特征與損傷演化規(guī)律、深部圍巖節(jié)理裂隙統(tǒng)計分析及圍巖穩(wěn)定性分級、不同充填接頂率圍巖變形規(guī)律研究、緩傾斜厚大礦體采礦方法多屬性決策優(yōu)選、采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與開采順序動態(tài)優(yōu)化、采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與開采順序動態(tài)優(yōu)化。
礦業(yè)是人類文明演變和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分,對經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有巨大的推動作用。隨著部分地區(qū)淺層礦床資源逐漸枯竭,為了滿足資源需求,人們轉(zhuǎn)向深部開采。深部礦床蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源,能夠提供多樣化的礦產(chǎn)供應(yīng),滿足市場對不同礦產(chǎn)的需求,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展。通過深部開采,可以獲取更多關(guān)于地下構(gòu)造和礦床特征的信息,這有助于加深我們對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化的認(rèn)識,推動地質(zhì)科學(xué)的進(jìn)步。由于地下較深處的位置,礦體所處的地質(zhì)環(huán)境相對復(fù)雜,巖體結(jié)構(gòu)可能較為疏松、斷裂和節(jié)理發(fā)育程度高,使得礦石的穩(wěn)定性變差,存在塌方、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險,給開采工作帶來一系列的工程難題。同時開采技術(shù)難度大,所需的投入與風(fēng)險相對較高,開采成本也會相應(yīng)增加。深部開采往往需要更高的能源消耗和設(shè)備維護(hù)成本,以及較長的開采周期。因此需要不斷研發(fā)新的采礦設(shè)備、工藝技術(shù)和安全管理手段。這促進(jìn)了工程技術(shù)的突破和創(chuàng)新,推動了自動化、智能化和綠色環(huán)保等領(lǐng)域的發(fā)展,同時也帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的升級和優(yōu)化。深部礦產(chǎn)開采還有助于實現(xiàn)資源的有效利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)。通過綜合開發(fā)和回收利用,能夠最大限度地提高礦產(chǎn)資源的利用效率,減少資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞。這對構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的礦業(yè)模式,推動經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)意義重大。
深部緩傾斜厚大金礦床是指位于地下較深處、傾角較緩、礦體較厚且隱藏豐富金礦資源的礦床,其開采技術(shù)難度大,巖體賦存條件復(fù)雜,安全風(fēng)險高,經(jīng)濟(jì)效益低。在開采過程中所產(chǎn)生的地壓災(zāi)害、突水災(zāi)害、高應(yīng)力、強(qiáng)擾動等嚴(yán)重影響采場圍巖穩(wěn)定性,加劇頂板失穩(wěn)破壞風(fēng)險,以及采空區(qū)處理及地表設(shè)施保護(hù)等問題,這些嚴(yán)重制約了深部礦體開采進(jìn)程。緩傾斜厚大礦床開采具有以下顯著特征:首先,頂板控制難度大。由于這類礦床的賦存環(huán)境復(fù)雜,采場地壓和區(qū)域地壓問題較為明顯,常常發(fā)生局部或區(qū)域性地壓災(zāi)害。傳統(tǒng)的支護(hù)方法效果不佳,導(dǎo)致巖層控制和采空區(qū)處理變得困難。其次,采場結(jié)構(gòu)參數(shù)和開采技術(shù)指標(biāo)存在問題。由于該類型礦床的工程地質(zhì)環(huán)境較差,采場布置方式和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性,進(jìn)而導(dǎo)致礦石回采技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不盡如人意,這會導(dǎo)致資源的利用效果不理想。此外,目前針對這類礦床開采的成熟技術(shù)相對較少,開采作業(yè)中浪費(fèi)了大量礦產(chǎn)資源,這些資源的損失通常是永久性的。由于缺乏適應(yīng)這種礦床特點的成熟技術(shù),對礦產(chǎn)資源的高效利用成為一項難題。
為了提高這類礦床的開采效率和安全性,本書系統(tǒng)地研究了深部緩傾斜厚大金礦床安全高效機(jī)械化開采技術(shù)。以膠東半島焦家金礦為例,詳細(xì)介紹了該礦床的地質(zhì)特征、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征等基礎(chǔ)資料,分析了目前該礦床開采技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題。深部緩傾斜厚大礦體開采面臨的主要問題是:深部巖體損傷演化及強(qiáng)度劣化機(jī)理不明確,與淺部巖體不同,由于深部地應(yīng)力作用,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育十分復(fù)雜,室內(nèi)試驗獲取的基礎(chǔ)力學(xué)參數(shù)不能完全表征巖體力學(xué)行為;巖體穩(wěn)定性分級不準(zhǔn)確,對于深部緩傾斜巖體,傳統(tǒng)RMR分級法中巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD和節(jié)理間距兩項指標(biāo)較難精準(zhǔn)獲取,其受節(jié)理方位及測量角度影響較大,分級不準(zhǔn)確導(dǎo)致頂板控制難度加大;頂板支護(hù)技術(shù)較為落后,面對頂板在斷層存在的情況下有發(fā)生整體垮冒的風(fēng)險,傳統(tǒng)支護(hù)手段難以解決此類問題;采礦方案需要優(yōu)化,焦家金礦現(xiàn)有采礦方法為上向水平進(jìn)路充填法,其回采順序較為傳統(tǒng),開采方式較為簡單,采場結(jié)構(gòu)參數(shù)較為單一,難以適應(yīng)焦家金礦深部復(fù)雜礦體的回采工作。
1 焦家金礦概況
1.1 地理位置、交通和區(qū)域經(jīng)濟(jì)
1.2 區(qū)域地質(zhì)概況
1.2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征
1.2.2 水文地質(zhì)特征
2 深部節(jié)理硬巖強(qiáng)度特征與損傷演化規(guī)律
2.1 室內(nèi)基礎(chǔ)巖石物理力學(xué)試驗
2.1.1 概述
2.1.2 現(xiàn)場取樣加工
2.1.3 巖石力學(xué)試驗過程及結(jié)果
2.2 節(jié)理硬巖強(qiáng)度特征與損傷演化規(guī)律
2.2.1 現(xiàn)場取樣及加工
2.2.2 試驗設(shè)備及方案
2.2.3 試驗結(jié)果分析
2.2.4 基于聲發(fā)射的巖石卸荷破壞損傷演化規(guī)律
2.3 本章小結(jié)
3 深部圍巖節(jié)理裂隙統(tǒng)計分析及圍巖穩(wěn)定性分級
3.1 現(xiàn)場節(jié)理裂隙統(tǒng)計分析及關(guān)鍵塊分析
3.1.1 ShapeMetrix3D系統(tǒng)簡介
3.1.2 利用蒙特卡洛方法模擬巖體結(jié)構(gòu)面
3.1.3 巖體結(jié)構(gòu)面數(shù)字?jǐn)z影測量及結(jié)構(gòu)面模擬
3.2 圍巖穩(wěn)定性分級及力學(xué)參數(shù)計算
3.2.1 金屬礦山圍巖穩(wěn)定性分級方法研究現(xiàn)狀與問題
3.2.2 基于修正的RMR圍巖穩(wěn)定性分級
3.2.3 基于BQ的巖體穩(wěn)定性分級
3.2.4 最終分級結(jié)果確定
4 不同充填接頂率圍巖變形規(guī)律研究
4.1 試驗研究及分析
4.1.1 試樣材料準(zhǔn)備
4.1.2 試樣設(shè)備介紹
4.1.3 試驗方案及操作
4.1.4 試驗結(jié)果及分析
4.1.5 試樣聲發(fā)射分析
4.2 巖石孔洞周邊應(yīng)力分布
4.2.1 假設(shè)條件
4.2.2 復(fù)變函數(shù)保角變換
4.2.3 復(fù)勢函數(shù)解析方法步驟
4.2.4 理論計算求解
4.2.5 考慮支護(hù)阻力的圍巖應(yīng)力解析量計算(存在遠(yuǎn)場應(yīng)力)
4.3 數(shù)值模擬分析
4.3.1 模型建立
4.3.2 參數(shù)標(biāo)定
4.3.3 模擬結(jié)果分析
4.3.4 顆粒位移矢量與裂紋演化規(guī)律
4.3.5 應(yīng)力演化規(guī)律
4.4 本章小結(jié)
……
5 緩傾斜厚大礦體采礦方法多屬性決策優(yōu)選
6 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與開采順序動態(tài)優(yōu)化
7 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與開采順序動態(tài)優(yōu)化
參考文獻(xiàn)