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姑山铁矿露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究

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摘要

第一章 概述

1.1 研究背景及目的意义

1.2 驻留矿体开采的研究现状

1.2.1 驻留矿体赋存特征

1.2.2 驻留矿体开拓系统与开采规模

1.2.3 驻留矿体开采方法

1.2.4 露天边坡稳定性研究

1.3 驻留矿体开采研究缺陷及未来发展趋势

1.3.1 研究缺陷

1.3.2 发展趋势

1.4 研究内容及路线

第二章 姑山铁矿驻留矿体开采技术条件

2.1 矿山开采基本概况

2.1.1 地理条件

2.1.2 资源条件

2.1.3 露采现状

2.2 驻留矿体赋存条件

2.2.1 安全界线

2.2.2 储量分布情况

2.2.3 矿岩物化特性

2.3 驻留矿体开采现状

2.3.1 开拓系统

2.3.2 通风排水

第三章 岩石力学实验

3.1 样品采集

3.2 样品加工

3.3 矿岩力学试验

3.3.1 抗压强度试验

3.3.2 抗拉强度试验(劈裂法)

3.3.3 压缩变形试验

3.4 岩体力学参数折算

3.4.1 岩体力学参数折算方法

3.4.2 姑山铁矿岩体力学参数折算

第四章 充填材料配比试验

4.1 试验方法

4.2 试验过程

4.2.1 物理力学性能及化学成份测定

4.2.2 室内配比试验

4.3 胶结充填力学性能试验

4.3.1 抗压强度

4.3.2 劈裂强度

4.3.3 粘结力和内摩擦角

4.4 推荐配比

第五章 驻留矿体安全高效开采方法

5.1 方法初选

5.1.1 机械化上向水平分层充填法(方案Ⅰ)

5.1.2 上向水平进路充填法(方案Ⅱ)

5.1.3 分段凿岩阶段出矿嗣后充填法(方案Ⅲ)

5.2 采矿方案优选

5.2.1 基本原理

5.2.2 方案优选

5.3 单体设计

5.3.1 采矿设备

5.3.2 采场要素

5.3.3 采准切割

5.3.4 回采工艺

5.3.5 技术经济指标

5.3.6 方法评价

第六章 结构参数、回采顺序及地压显现规律

6.1 材料参数

6.2 模型构建

6.3 结果分析

6.3.1 跨度分析

5.3.2 结构参数

6.3.3 回采顺序

6.3.4 地压显现

第七章 结语

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果

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摘要

我国85%以上的铁矿资源来源于露天生产,经过多年的开采,大部分露天铁矿山企业都面临着露天采场闭坑及露天转地下开采。因此,进行露天境界外驻留矿体开采已成为露天矿山企业发展的必然趋势,对我国国民经济发展具有重要的理论和现实意义。本文针对姑铁矿开采技术条件,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟等研究手段,对驻留矿体开采的一些关键性技术进行了深入分析,取得了如下研究成果:
   (1)进行了姑山铁矿驻留矿体开采岩石力学试验,测定了主要矿岩的力学参数,并采取科学方法将其折算为现场岩体工程力学参数。
   (2)通过大量的充填配比实验,得出了胶结矿柱充填、胶面材料及人工假底充填的最佳充填材料、灰砂比及质量浓度。
   (3)分析国内外类似矿山开采现状,并结合姑山铁矿的实际情况,提出三种安全、高效、可靠的采矿备选方案,通过集对层次分析方法,最终确定采用机械化上向水平分层充填采矿法。
   (4)采用MIDAS/GTS(岩土与隧道分析系统)建立了姑山矿三维数值模拟模型,确定了合理的采场结构参数及最优的回采顺序。
   通过对姑山铁矿驻留矿体开采关键技术的研究与开发,解决了驻留矿体开采带来的特殊技术问题。研究成果不仅可以消除姑山铁矿资源枯竭对公司可持续发展的制约,而且开发的关键技术可以辐射整个矿产资源开发行业,大大提高我国采矿技术整体水平。

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