宜昌磷矿开采多因素影响分析及优化技术研究

发布时间：2022-09-21 16:49

　　宜昌磷矿由于构造断裂和节理裂隙发育、地形结构复杂多样、矿岩破碎且稳定性差等特点,传统的采矿工艺开采后引发了一系列的地质灾害、安全隐患、环境污染等问题,主要表现为:顶板垮塌、边帮垮落灾害频发;空区塌陷、地表开裂现象不断出现;山峰崩塌、山体滑坡时有发生;采空区引起较强烈的地压活动日益频繁。大量矿井废水携带含有磷的悬浮物排入地表水体,引起水体富养化,带来严重的环境污染。为此,本文针对上述问题,通过现场调查、理论分析、室内试验、数值模拟、现场试验、综合评价等技术手段开展研究工作。（1）系统分析了宜昌地区破碎磷矿体节理裂隙、三轴压缩力学性质,建立了三轴压缩等效耦合损伤变量模型,研究不同围压作用下岩体损伤特性,揭示了破碎岩体节理裂隙、围压大小、损伤特性、力学强度相互影响关系。针对破碎岩体参数对采场稳定性的敏感性大的问题,采用正交-灰关联评价模型（OED-GRA）,研究岩体参数与采场稳定性之间的影响程度,并获得Hoek-Brown准则岩体性质参数与Mohr-Coulumb准则岩体力学参数之间的关联度,避免因岩体参数取值偏差而造成采场稳定性分析结果的偏离。（2）针对宜昌地区复杂地质条件下地应力反演数据... 

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 课题来源和选题意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外研究现状与综述
        1.2.1 岩体参数特性研究现状
        1.2.2 初始地应力分布规律研究现状
        1.2.3 采场稳定性分析及控制研究现状
        1.2.4 采场支护与充填技术研究现状
        1.2.5 采场结构参数综合评价理论研究现状
    1.3 论文主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究技术路线
2 宜昌磷矿力学损伤特性及参数敏感性分析
    2.1 破碎岩体特征调查与分析
        2.1.1 节理裂隙测绘调查理论与方法
        2.1.2 结构面测绘调查与分析
    2.2 破碎岩体力学试验及特性研究
        2.2.1 破碎岩体力学试验
        2.2.2 破碎岩石力学特性
    2.3 岩体损伤特性分析
        2.3.1 岩体耦合损伤变量
        2.3.2 岩体损伤规律特性
    2.4 破碎岩体参数对采场稳定性敏感性分析
        2.4.1 敏感性OED-GRA评价模型
        2.4.2 不同强度准则的岩体参数变换
        2.4.3 基于OED-GRA评价模型的岩体参数敏感性分析
        2.4.4 岩体参数对采场稳定性敏感性特征研究
    2.5 本章小结
3 复杂地质地形条件下地应力分布规律及影响分析
    3.1 断层构造对地应力场的影响
        3.1.1 断层构造与主应力场关系
        3.1.2 断层发生前后应力变化关系分析
    3.2 复杂地形条件下地应力多元函数回归
        3.2.1 函数叠加多元回归分析原理
        3.2.2 地应力分布规律及数据分析
        3.2.3 地应力多元函数回归应用
        3.2.4 复杂地形下三维应力场反演分析
    3.3 复杂地形条件下采动影响规律分析
        3.3.1 地形地层数值模型建立
        3.3.2 顺逆坡采动影响模式分析
    3.4 本章小结
4 宜昌磷矿采空区群系统突变蠕变失稳机理研究
    4.1 采空区群顶板-矿柱系统力学模型
        4.1.1 力学模型构建
        4.1.2 挠度曲线方程
    4.2 采空区群系统突变及失稳机制
        4.2.1 突变理论分析
        4.2.2 采空区群系统势函数构建
        4.2.3 采空区群系统突变失稳分析
        4.2.4 采空区群系统蠕变失稳分析
    4.3 采空区群系统失稳影响因素分析
        4.3.1 影响因子对顶板下沉位移影响
        4.3.2 影响因子对临界点的影响
    4.4 本章小结
5 多因素影响下采场参数IVIFE-SPA-TOPSIS综合优选
    5.1 构建IVIFE-SPA-TOPSIS评价模型
        5.1.1 区间直觉模糊熵(IVIFE)
        5.1.2 集对分析理论(SPA)
        5.1.3 IVIFE-SPA-TOPSIS模型
    5.2 博弈论的指标权重确定模型
        5.2.1 主观法确定指标权重
        5.2.2 客观法确定指标权重
        5.2.3 博弈论确定指标综合权重
    5.3 采场参数综合评价
        5.3.1 采场参数方案
        5.3.2 制定评价指标
        5.3.3 量化定性指标
        5.3.4 确定方案等级
        5.3.5 各指标多属性权重
        5.3.6 区间直觉模糊多属性决策
        5.3.7 评价模型优越性分析
    5.4 本章小结
6 多因素影响下宜昌磷矿开采优化技术研究
    6.1 宜昌磷矿区域地质地形特征
        6.1.1 宜昌区域地质构造特征
        6.1.2 磷矿区水文地质环境分析
        6.1.3 宜昌磷矿区域地形地貌
    6.2 磷矿采场围岩破坏形式及影响特征
        6.2.1 矩形采场围岩破坏力学模型
        6.2.2 宜昌磷矿采场围岩破坏形式
        6.2.3 开采对含水层破坏及影响
    6.3 宜昌磷矿开采优化技术研究
        6.3.1 双向分层条式嗣后充填采矿法
        6.3.2 预控顶护帮综合技术研究
        6.3.3 多介质耦合充填技术工艺
        6.3.4 开采对水文环境影响的控制措施
    6.4 采场结构参数优化的数值模拟研究
        6.4.1 采场结构参数研究
        6.4.2 采场开采顺序分析
        6.4.3 耦合充填技术模拟分析
        6.4.4 充填接顶方式模拟优化
    6.5 本章小结
7 结论
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]岩爆预测的多维云模型综合评判方法[J]. 过江,张为星,赵岩.  岩石力学与工程学报. 2018(05)
[2]基于突变和流变理论的采空区群系统稳定性[J]. 谢学斌,邓融宁,董宪久,闫泽正.  岩土力学. 2018(06)
[3]基于改进模糊熵的区间直觉模糊多属性决策[J]. 尹胜,杨桢,陈思翼.  系统工程与电子技术. 2018(05)
[4]基于MCS-TOPSIS耦合模型的岩体质量分类研究[J]. 李绍红,王少阳,吴礼舟.  岩石力学与工程学报. 2017(05)
[5]基于尖点突变理论的充填体下采空区安全顶板厚度计算模型[J]. 徐恒,王贻明,吴爱祥,李芳芳,高维鸿.  岩石力学与工程学报. 2017(03)
[6]基于突变理论的石膏矿矿柱–护顶层支撑体系的破坏分析[J]. 夏开宗,陈从新,刘秀敏,周意超,蒋玄苇.  岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[7]条带式Wongawilli开采煤柱系统突变失稳机理及工程稳定性研究[J]. 谭毅,郭文兵,赵雁海.  煤炭学报. 2016(07)
[8]基于区间直觉模糊集的高管团队成员选择模型[J]. 任嵘嵘,赵萌.  东北大学学报(自然科学版). 2015(12)
[9]废石尾砂胶结充填工艺模型试验及在安庆铜矿的应用[J]. 郭利杰,杨小聪,周科平.  有色金属工程. 2015(05)
[10]高应力软岩巷道对接式长锚杆支护可行性研究[J]. 王琢,张晓明,张河猛.  世界科技研究与发展. 2015(05)

博士论文
[1]含水层下矸石充填采煤覆岩导水裂隙演化机理及控制研究[D]. 李剑.中国矿业大学 2013



本文编号：3680310