自然崩落法礦巖工程質(zhì)量數(shù)字化評價及模擬技術(shù)研究.pdf

1、近年來資源不足己成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,對礦物原料的需求日益增長,對貧礦的開采也開始提到日程上來,自然崩落法作為當前唯一能與露天開采經(jīng)濟效益相媲美的采礦方法,備受各國采礦工作者青睞。本文根據(jù)普朗銅礦首采區(qū)的工程地質(zhì)情況,研究解決了自然崩落采礦法中可崩性評價和塊度預測涉及的關(guān)鍵理論和技術(shù)問題,結(jié)合“特大型礦床井下高強度開采關(guān)鍵技術(shù)研究”項目展開理論與應用技術(shù)研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)提

2、出用于自然崩落法礦巖工程質(zhì)量數(shù)字化評價的指標體系,在此基礎上,建立了一整套數(shù)據(jù)采集及處理方法,研究了指標量化方法。
　　 (2)基于區(qū)域化變量的估值理論和三維可視化評價模型構(gòu)建技術(shù),提出了對礦巖可崩性進行區(qū)域化評價的方法,實現(xiàn)了基于VTK開發(fā)平臺的評價區(qū)域三維可視化建模和基于八叉樹的復雜地質(zhì)體塊段模型建模方法。
　　 (3)提出了以構(gòu)造面的空間展布規(guī)律為基礎,采用Monte Carlo技術(shù)模擬節(jié)理系統(tǒng),采用三維實體切割技

3、術(shù)建立塊體三維截取模型的礦巖塊度預測新模型,該模型在綜合考慮節(jié)理持續(xù)性和巖體的力學性質(zhì)的基礎上,按照統(tǒng)計學原理模擬構(gòu)造面的空間展布,在指定的工程區(qū)域內(nèi),采用構(gòu)造面對模型原型進行切割,最終形成由切割塊體構(gòu)成的塊體集合,來預測礦巖塊度,并根據(jù)一種新的塊體形狀分類方法,統(tǒng)計實體內(nèi)部由構(gòu)造面切割出的巖塊大小和形狀分布組成。
　　 (4)在理論研究和礦巖塊度預測系統(tǒng)需求分析的基礎上,構(gòu)建了礦巖塊度預測系統(tǒng)體系,開發(fā)了相應的軟件系統(tǒng),并以此

4、為基礎,研究了節(jié)理間距分布形式、節(jié)理間距大小和完整巖石及弱面力學性質(zhì)對塊度分布的影響。
　　 (5)應用開發(fā)出的礦巖塊度預測系統(tǒng),研究了巖塊的實際體積V和切割面積A、三維形狀指標ε、κ和二維形狀指標φ、三維篩分尺寸S3d和二維等同圓直徑S2d之間的關(guān)系,推導出一系列應用二維特征參數(shù)估算三維特征參數(shù)的公式。
　　 (6)對普朗銅礦首采區(qū)礦巖可崩性進行多角度、多方位、深層次評價研究表明,礦巖可崩性可分為Ⅱ～Ⅴ四個等級,總體上

5、首采區(qū)屬于Ⅲ類可崩性巖體,可崩性較好,采用自然崩落法是可行的,應用Laubscher崩落圖法和Mathews穩(wěn)定圖法預測得到的礦巖持續(xù)崩落水力半徑為22～26.24m。
　　 (7)對普朗銅礦首采區(qū)3170水平以上礦巖原始塊度預測結(jié)果表明,如按照5×5m2設計出礦口和出礦巷道,大塊按等效尺寸大于1.26m計,原始塊度大于1.26m的塊體篩上累積百分比為59.85％,放礦口堵塞幾率不大,塊體形狀以細長體、細長.扁平體和扁平-立方體