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深部缓倾斜薄矿体采场结构参数优化及采动沉陷特性研究

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深部缓倾斜薄矿体采场结构参数优化及采动沉陷特性研究

作者：甯瑜琳中南大学

学位级别：硕士

建筑物下的深部缓倾斜薄矿体回采,常因采场结构参数及回采顺序的不合理而出现大规模地压活动,引发地表出现严重的沉陷变形,不得不弃采大量矿体造成资源损失,因此基于合理的采场结构参数及回采顺序的采矿方案设计在这类矿体的回采中显得... 详细信息

建筑物下的深部缓倾斜薄矿体回采,常因采场结构参数及回采顺序的不合理而出现大规模地压活动,引发地表出现严重的沉陷变形,不得不弃采大量矿体造成资源损失,因此基于合理的采场结构参数及回采顺序的采矿方案设计在这类矿体的回采中显得尤为重要。华锡集团铜坑矿区的锌铜矿体埋深大,呈缓倾斜薄矿体特征,处于矿区的工业广场及办公区下方,本文在现场工程地质调查及室内岩石力学实验的基础上,应用理论计算及数值模拟试验相结合的方式,优化出合理的采场结构参数及回采顺序,综合规模化、无废害开采技术提出了采矿方案,并对开采引发的地表沉陷特性规律进行了研究。主要内容有：（1）开展了现场工程地质调查工作,掌握了矿体周边围岩的地质特征,并通过室内岩石力学实验获取了矿石力学参数。（2）对采场岩体工程的破坏判据进行了阐述,综合了目前常用的岩石强度理论、容许极限位移量判据、塑性区判据,提出了采场岩体工程破坏判据。（3）构建了数值模型计算采场的极限暴露面积,结合Mathew理论,计算得出了锌铜矿体的采场极限暴露面积为900m2。构建了数值模型优化采场的结构参数及回采顺序,结果显示：在采场沿倾向长度40m,走向宽度22.5m,矿柱宽度6m,回采顺序沿走向由一端至另一端推进,沿倾向由低至高的回采方案为最优方案。（4）结合规模化开采技术及无废害开采技术,提出了适用于具有埋深大、缓倾斜薄矿特征的矿床开采新方案。（5）运用概率积分法及有限元软件ANSYS,对开采锌铜矿体引发的地表沉陷规律进行了研究,结果表明锌铜矿体的开采将使得地表出现一个比采空区大的多的沉陷区域,其最大沉陷位移、最大水平位移点均出现在采空区中心的正上方,最大倾斜变形点出现在采空区边界上方的地表处。对比我国建筑物的破坏（保护）标准,评价出锌铜矿体的规模化开采不会造成地表建筑物的损害。

关键词：缓倾斜薄矿体采场参数回采顺序数值模拟 Mathew理论开采沉陷

电耙道桃形矿柱回收及空区充填方案研究与实践

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金属矿山 2017年第12期46卷 10-13页

作者：甯瑜琳长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

为给间柱、顶底柱回收创造条件,呷村银多金属矿在对采空区胶结充填前,对电耙道桃形矿柱采用了后退式崩落、电耙出矿的回收方案,取得了贫化率7.3%,损失率12.6%的良好指标,实现了桃形矿柱的安全、高回收率回收。在对采空区充填时,选择了... 详细信息

为给间柱、顶底柱回收创造条件,呷村银多金属矿在对采空区胶结充填前,对电耙道桃形矿柱采用了后退式崩落、电耙出矿的回收方案,取得了贫化率7.3%,损失率12.6%的良好指标,实现了桃形矿柱的安全、高回收率回收。在对采空区充填时,选择了混凝土辅以木板的方式砌筑,保障了充填作业的顺利,同时根据回采间柱、顶底柱的要求采取了不同的充填体强度,为回收间柱、顶底柱创造了良好的条件。实践结果表明:采用的桃形矿柱回收方案和采空区充填方案,能顺利实现桃形矿柱和间柱、顶底柱的回收。

关键词：桃形矿柱后退式崩落空区充填强度分布

多中段层叠采空区处理与地表塌陷坑治理方案研究

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矿业研究与开发 2017年第11期37卷 26-29页

作者：甯瑜琳长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

扎西康铅锌多金属矿的矿石品位高、价值大,矿区环保要求地表不允许塌陷。该矿经留矿法多年开采后,存留的多中段层叠采空区出现垮塌,局部位置垮透地表,给矿山安全生产和地表环境造成了严重影响。为消除多中段层叠采空区和地表塌陷坑长期... 详细信息

扎西康铅锌多金属矿的矿石品位高、价值大,矿区环保要求地表不允许塌陷。该矿经留矿法多年开采后,存留的多中段层叠采空区出现垮塌,局部位置垮透地表,给矿山安全生产和地表环境造成了严重影响。为消除多中段层叠采空区和地表塌陷坑长期存在带来的安全隐患,在掌握采空区和塌陷坑现状的基础上,重点对采空区和塌陷坑的主要危害进行了分析,提出了采空区和塌陷坑的处理重点,制定了综合的采空区处理和地表塌陷坑治理方案。

关键词：层叠采空区充填采矿法空区处理塌陷坑治理

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急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

矿业研究与开发 2012年第5期32卷 57-59,113页

作者：甯瑜琳宋嘉栋长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规... 详细信息

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。

关键词：三下开采数值模拟地表变形开采沉陷

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缓倾斜薄矿体采场极限暴露面积与参数优化

矿冶工程 2014年第1期34卷 14-17页

作者：甯瑜琳胡建华长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

针对大厂铜坑矿锌铜矿体的工程地质条件和缓倾斜薄矿体的赋存特征，运用Mathew稳定图法及正交数值模拟的研究方法，获得了极限暴露面积下的力学特征规律，综合确定了采场的极限暴露面积。结果显示，保障矿山采场稳定的条件下，在采场长... 详细信息

针对大厂铜坑矿锌铜矿体的工程地质条件和缓倾斜薄矿体的赋存特征，运用Mathew稳定图法及正交数值模拟的研究方法，获得了极限暴露面积下的力学特征规律，综合确定了采场的极限暴露面积。结果显示，保障矿山采场稳定的条件下，在采场长度为30m和40m时，Mathew稳定图法得出最大暴露面积分别为924．32m2和980．64m2；数值模拟计算的极限暴露面积介于900～1000m2；为实现矿山开采的安全，确定锌铜矿采场极限暴露面积为900m2。研究结果表明，通过两种方法，可以实现数据的相互验证和决策，能够在保障矿山采场安全开采条件下合理确定矿山的极限暴露面积。

关键词：缓倾斜薄矿体暴露面积 Mathew稳定图法正交数值模拟

群空区危险度的结构尺寸效应灰关联神经网络模型

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中南大学学报（自然科学版） 2012年第10期43卷 3982-3988页

作者：胡建华甯瑜琳张行成杜相会邓红卫中南大学资源与安全工程学院、湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室湖南长沙410083

在力学分析的基础上，耦合灰关联分析及神经网络方法，建立空区危险度的结构尺寸效应灰关联神经网络模型，实现基于空区结构尺寸参数的五级空区危险度评价，分析空区危险度与结构尺寸参数间的影响程度及响应关系。研究结果表明：建立的... 详细信息

在力学分析的基础上，耦合灰关联分析及神经网络方法，建立空区危险度的结构尺寸效应灰关联神经网络模型，实现基于空区结构尺寸参数的五级空区危险度评价，分析空区危险度与结构尺寸参数间的影响程度及响应关系。研究结果表明：建立的基于空区结构尺寸的危险度灰关联神经网络预测模型，能够实现群空区下的危险度的精确预测，其预测误差范围为0．08230A-6．7483％，平均误差为3．0546％；空区危险度的影响因素中，矿柱宽度对空区危险度的影响最大，埋深对危险度的影响最小；在其他影响因素不变的情况下，空区的危险度与暴露面积、埋深呈正相关性，与矿柱宽度呈负相关性，而与高宽比的关系式随着高宽比增大先增大后减小并最终趋于定值。

关键词：采空区危险度灰色关联度神经网络结构尺寸效应

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黄岗铁矿采空区稳定性评价及治理方案研究

矿业研究与开发 2019年第8期39卷 74-77页

作者：甯瑜琳姜凡均林卫星长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

为对分段空场法和浅孔留矿法采后的空区进行治理,通过工程地质调查及室内岩石力学实验,获得了开采区域内上盘大理岩岩组、磁铁矿岩组、下盘矽卡岩岩组的岩石物理力学指标;通过计算岩体的稳定性系数,结合Mathews图解方法,得出了岩体的容... 详细信息

为对分段空场法和浅孔留矿法采后的空区进行治理,通过工程地质调查及室内岩石力学实验,获得了开采区域内上盘大理岩岩组、磁铁矿岩组、下盘矽卡岩岩组的岩石物理力学指标;通过计算岩体的稳定性系数,结合Mathews图解方法,得出了岩体的容许水力半径,对采空区的稳定性分级进行了判定。结合国内外采空区处理的经验和矿山实际情况,选择采用废石充填采空区方案对处于过渡区的采空区及其他需要及时处理的采空区进行治理,对其他采空区进行封闭处理。结果表明,实施采空区综合治理方案后,安全有效地对采空区进行了治理,消除了采空区对井下正常生产的影响。

关键词：采空区 Mathews 稳定性空区治理

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脉内上向水平分层充填采矿法

矿业研究与开发 2020年第5期40卷 11-14页

作者：杨宁尹贤刚林卫星甯瑜琳长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012

分层充填是目前应用较为广泛的一种高效、简单、安全的采矿方法,为实现机械化生产,需每3~4个分层掘进一条脉外分段巷道及分层联络道。脉外分层联络道施工复杂、周期长,在薄~中厚矿体的开采中,存在采准工程量大、采切比大、成本高等问题... 详细信息

分层充填是目前应用较为广泛的一种高效、简单、安全的采矿方法,为实现机械化生产,需每3~4个分层掘进一条脉外分段巷道及分层联络道。脉外分层联络道施工复杂、周期长,在薄~中厚矿体的开采中,存在采准工程量大、采切比大、成本高等问题。研究提出脉内上向水平分层充填采矿法,取消常规分段巷道、采场联络道等工程,将采准巷道布置在脉内,结果表明,采切比低于5 m/kt,大幅降低了采切工程量,进而节省了成本,可供类似矿山借鉴。

关键词：脉内上向水平分层采准切割薄~中厚矿体分层充填法

上盘破碎矿体盘区上向分层充填采矿法回采超前高度优化研究

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矿业研究与开发 2014年第4期34卷 4-7页

作者：甯瑜琳扈守全梁超林卫星长沙矿山研究院有限责任公司湖南长沙410012 国家金属采矿工程技术研究中心湖南长沙410012 中矿金业股份有限公司山东招远市265400

玲南金矿矿体上下盘均不稳固,上盘较下盘更破碎,下部中段拟采用盘区交错式上向水平分层充填采矿法回采,回采超前高度作为该采矿法的主要参数之一,对保障矿山安全及实现较大的盘区生产能力至关重要。通过建立三种不同超前高度的数值计算... 详细信息

玲南金矿矿体上下盘均不稳固,上盘较下盘更破碎,下部中段拟采用盘区交错式上向水平分层充填采矿法回采,回采超前高度作为该采矿法的主要参数之一,对保障矿山安全及实现较大的盘区生产能力至关重要。通过建立三种不同超前高度的数值计算模型,得到了不同的数值模拟计算结果,结果表明,综合考虑采场生产安全及盘区生产能力,回采超前高度为1个分段即10m为最优超前高度。

关键词：上向分层充填采矿法回采超前高度数值模拟