深井礦山充填體與采場(chǎng)圍巖力學(xué)作用機(jī)理及研究.pdf

1、充填采礦法作為深井復(fù)雜特殊條件下一種行之有效的開(kāi)采方法，已有約半個(gè)世紀(jì)的歷史，由于它能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)采區(qū)域的巖層控制，并兼具環(huán)境保護(hù)、將礦山廢料變廢為寶和提高礦石回收率的三重功效，在金屬礦山得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，而礦山充填體力學(xué)是礦山巖體力學(xué)的一個(gè)新分支，發(fā)展迅速。目前由于對(duì)深井充填體力學(xué)作用機(jī)理及其相關(guān)理論缺乏系統(tǒng)的研究，深井充填設(shè)計(jì)大都采用經(jīng)驗(yàn)法或經(jīng)驗(yàn)類比法，往往造成不必要的水泥浪費(fèi)或充填體強(qiáng)度達(dá)不到工程實(shí)際要求。另一方面，隨著開(kāi)采

2、深度的增加和開(kāi)采范圍的擴(kuò)大，不少地下礦山的空區(qū)數(shù)量和暴露面積都在不斷增加，如不及時(shí)處理，就有可能使得應(yīng)力重新分布超過(guò)圍巖強(qiáng)度而引起空區(qū)失穩(wěn)和頂板大面積來(lái)壓。為此，本文根據(jù)深井充填采礦工藝特征，建立深井膠結(jié)充填體與圍巖相匹配的模型，開(kāi)展降低成本的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，以實(shí)現(xiàn)深部資源安全高效開(kāi)采。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)水泥、粉煤灰漿體的水化反應(yīng)特性建立水化反應(yīng)過(guò)程模型，根據(jù)水泥、粉煤灰、磷石膏硬化體的形成過(guò)程特性，

3、分析了粉煤灰-水泥-磷石膏漿體是一個(gè)多礦物化合、分階段的水化反應(yīng)過(guò)程。
　?。?）對(duì)水泥-粉煤灰-磷石膏膠結(jié)充填體進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，建立不同配比膠結(jié)充填體損傷本構(gòu)方程，分析了不同配比膠結(jié)充填體損傷規(guī)律。
　?。?）從深部巖體釋放能量與充填體儲(chǔ)存變形能近于相等的原則研究了充填體與深部巖體的合理匹配。結(jié)果表明，巖體的彈性模量越小，原巖應(yīng)力越高，巖體開(kāi)挖后釋放的能量越多，必須用強(qiáng)度較高的充填體與之匹配，反之，可采用低配比充填體與之匹配