采空區(qū)處理的理論與實(shí)踐

內(nèi)容概要

《采空區(qū)處理的理論與實(shí)踐》由李俊平、趙永平、王二軍所著，本書(shū)涉及采空區(qū)處理從理論分析、方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施到效果觀測(cè)的整個(gè)理論和實(shí)施體系。內(nèi)容結(jié)合工程實(shí)例，著重闡述了切槽放頂法、切頂與礦柱崩落法、V形切槽上盤(pán)閉合法、硐室與深孔爆破法處理采空區(qū)的理論與方法，采空區(qū)及其安全評(píng)價(jià)的理論與方法，介紹了采空區(qū)處理方法的智能優(yōu)選。
書(shū)中介紹的頂板應(yīng)力狀態(tài)的數(shù)值仿真理論與方法，相似模擬理論與方法，礦柱設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法，頂板冒落的空氣沖擊波評(píng)價(jià)理論與方法等相關(guān)知識(shí)，倡導(dǎo)的研究思路，對(duì)推動(dòng)采礦技術(shù)及巖土工程問(wèn)題的解決，不無(wú)裨益。
《采空區(qū)處理的理論與實(shí)踐》可供采礦領(lǐng)域從事巖土工程理論及其工程應(yīng)用的科研人員及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生參考，也可供水利、鐵道、人防及防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域從事巖土工程的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員閱讀。

作者簡(jiǎn)介

李俊平，湖北應(yīng)城人，1969年生，博士后、教授、博導(dǎo)。1991年7月畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)采礦專(zhuān)業(yè)；1991年7月～2000年8月在武漢安全環(huán)保研究院從事礦山巖石力學(xué)研究；2003年3月獲北京理工大學(xué)博士學(xué)位；2003年7月～2005年3月在武漢大學(xué)水利工程博士后流動(dòng)站從事研究工作，出站后任武漢大學(xué)副教授、碩導(dǎo)；2004年9月～2011年4月任黑龍江省雞西市市長(zhǎng)助理，先協(xié)助分管煤礦安全生產(chǎn)，后兼任雞西大學(xué)副校長(zhǎng)；2011年4月至今任西安建筑科技大學(xué)采礦學(xué)科帶頭人、教授，2012年6月起任博導(dǎo)、院教授委員會(huì)副主任。已發(fā)表論文60余篇，其中被EI/ISTP收錄20余篇，非EI/ISTP收錄的CSCD論文20余篇；獲省部級(jí)科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)各三項(xiàng)；出版專(zhuān)著1部，教材1部；受理國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)。享受省政府特殊津貼，曾獲首屆中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)（個(gè)人）獎(jiǎng)。 趙永平，甘肅渭源人，1971年生，采礦工程師。1995年7月畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)采礦專(zhuān)業(yè)；1995年7月～2008年6月在陜西馬鞍橋金礦工作，先后擔(dān)任技術(shù)員，采礦廠副廠長(zhǎng)、廠長(zhǎng)：2008年6月至今在西寧特鋼的控股公司博倫礦業(yè)公司工作，先后擔(dān)任礦山項(xiàng)目部部長(zhǎng)助理、礦山部副部長(zhǎng)、部長(zhǎng)、博倫礦業(yè)公司總經(jīng)理助理、副總經(jīng)理兼總工程師、西寧特鋼集團(tuán)公司總經(jīng)理助理；主要負(fù)責(zé)博倫礦業(yè)公司兩個(gè)礦山的采礦技術(shù)工作，肅北博倫礦業(yè)公司的日常生產(chǎn)管理工作及二期工程的全面建設(shè)工作。 王二軍，河南沁陽(yáng)人，1968年生，高級(jí)工程師。1991年7月畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)礦資系，一直從事礦山的采選技術(shù)和管理工作；現(xiàn)任洛陽(yáng)有色礦業(yè)集團(tuán)副總經(jīng)理，兼任洛陽(yáng)礦業(yè)集團(tuán)力泰礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司總繹琿和洛陽(yáng)有色礦業(yè)集團(tuán)嵩縣礦業(yè)公司總經(jīng)理。

書(shū)籍目錄

1  緒論
  1．1 采空區(qū)處理的意義
  1．2 采空區(qū)處理方法回顧
    1．2．1 采空區(qū)處理的基本方法
    1．2．2 采空區(qū)處理的簡(jiǎn)單聯(lián)合法
    1．2．3 采空區(qū)處理的基本方法與簡(jiǎn)單聯(lián)合法特點(diǎn)比較
  1．3 采空區(qū)處理的新方法概述
    1．3．1 切槽放頂法
    1．3．2 切頂與礦柱崩落法
    1．3．3 V形切槽上盤(pán)閉合法
    1．3．4 硐室與深孔爆破法
  1．4 采空區(qū)處理方法的發(fā)展方向
  參考文獻(xiàn)
2  采場(chǎng)區(qū)仿真與分析理論
  2．1 采空區(qū)仿真理論
    2．1．1 有限元法基本原理
    2．1．2 有限差分法基本原理
    2．1．3 離散單元法簡(jiǎn)介
    2．1．4 相似比與模擬準(zhǔn)則
  2．2 礦柱跨度與荷載理論
    2．2．1 礦柱極限跨度理論
    2．2．2 礦柱強(qiáng)度與荷載理論
    2．2．3 礦柱設(shè)計(jì)新方法及其應(yīng)用
  2．3 井下空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論
    2．3．1 冒落激發(fā)的颶風(fēng)速度估算
    2．3．2 阻波堆石隔離墻的寬度設(shè)計(jì)
    2．3．3 削波堆石(墊層)的厚度設(shè)計(jì)
  參考文獻(xiàn)
3  切槽放頂法實(shí)踐
  3．1 切槽放頂法在東桐峪金礦的實(shí)踐
    3．1．1 切槽放頂法的基本參量研究
    3．1．2 頂板應(yīng)力狀態(tài)的數(shù)值模擬
    3．1．3 切槽放頂實(shí)踐
    3．1．4 切頂效果的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)
  3．2 切槽放頂法在遼寧金鳳黃金礦業(yè)公司的實(shí)踐
    3．2．1 礦山概述
    3．2．2 切槽放頂位置觀測(cè)
    3．2．3 施工效果觀測(cè)
  3．3 切槽放頂沿空留巷地壓控制實(shí)踐
    3．3．1 雞西礦業(yè)集團(tuán)沿空留巷布置及其地壓顯現(xiàn)特征
    3．3．2 切槽放頂在雞西礦業(yè)集團(tuán)沿空留巷中的應(yīng)用
    3．3．3 結(jié)論與建議
  參考文獻(xiàn)
4  切頂與礦柱崩落法實(shí)踐
  4．1 頂板極限跨度理論計(jì)算
    4．1．1 梁理論設(shè)計(jì)
    4．1．2 模型法設(shè)計(jì)
    4．1．3 板理論
  4．2 頂板極限跨度與切頂深度的ANSYS分析
    4．2．1 模型選擇
    4．2．2 極限跨度分析
    4．2．3 切槽深度與極限懸臂跨度分析
  4．3 頂板應(yīng)力狀態(tài)的數(shù)值模擬
    4．3．1 頂板應(yīng)力狀態(tài)的ANSYS分析
    4．3．2 ANSYS分析修正
  4．4 采空區(qū)處理的相似模擬
    4．4．1 相似模擬實(shí)驗(yàn)
    4．4．2 下沉分析與移動(dòng)角計(jì)算
    4．4．3 相似模擬結(jié)果與討論
  4．5 考慮層理單元的數(shù)值模擬與相似模擬比較研究
    4．5．1 有限元模型
    4．5．2 考慮層理單元的數(shù)值模擬與相似模擬比較
  4．6 結(jié)論及施工效果觀測(cè)
    4．6．1 結(jié)論
    4．6．2 施工注意事項(xiàng)及效果觀測(cè)評(píng)價(jià)
  參考文獻(xiàn)
5  V形切槽上盤(pán)閉合法探索
  5．1 概述
    5．1．1 礦山概況
    5．1．2 V形切槽上盤(pán)閉合法簡(jiǎn)介
  5．2 切槽位置的材料力學(xué)研究
  5．3 V形切槽上盤(pán)閉合法的力學(xué)仿真
  5．4 施工措施與經(jīng)費(fèi)估算
  5．5 結(jié)論
  參考文獻(xiàn)
6  間隔間柱抽采及硐室與深孔爆破法實(shí)踐
  6．1 概述
    6．1．1 礦床地質(zhì)與巖體力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)
    6．1．2 礦柱回收與采空區(qū)處理方案
  6．2 礦柱回收及采空區(qū)處理方案的數(shù)值模擬
    6．2．1 仿真模型與邊界條件
    6．2．2 計(jì)算與分析
  6．3 礦柱回收與采空區(qū)處理施工方案
  6．4 結(jié)論
  參考文獻(xiàn)
7  采空區(qū)安全評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐
  7．1 采空區(qū)安全評(píng)價(jià)理論
    7．1．1 數(shù)值仿真理論與方法——頂板沖擊地壓可能性評(píng)價(jià)
    7．1．2 礦柱布置定量分析方法——礦柱布置的合理性評(píng)價(jià)
    7．1．3 項(xiàng)板冒落的空氣沖擊波危險(xiǎn)性分析方法——削波構(gòu)筑物的合理性評(píng)價(jià)
  7．2 黃沙坪鉛鋅礦與方黃聯(lián)辦礦結(jié)合開(kāi)采部位采空區(qū)安全評(píng)價(jià)
    7．2．1 穩(wěn)定性調(diào)查分析
    7．2．2 頂板沖擊地壓可能性評(píng)價(jià)
    7．2．3 礦柱布置的合理性評(píng)價(jià)
    7．2．4 安全評(píng)價(jià)結(jié)論
  7．3 陳貴礦業(yè)集團(tuán)大廣山礦柱回收安全評(píng)價(jià)
    7．3．1 礦山概況
    7．3．2 驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)
    7．3．3 驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)結(jié)論
  7．4 湖北黃石天青石礦采空區(qū)處理安全評(píng)價(jià)
    7．4．1 采空區(qū)處理調(diào)查
    7．4．2 空氣沖擊波危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
  7．5 開(kāi)采過(guò)程巖體穩(wěn)定性及其對(duì)周邊礦山的影響評(píng)價(jià)
    7．5．1 磨基山鐵礦開(kāi)采的穩(wěn)定性分析
    7．5．2 金龍鐵礦開(kāi)采的穩(wěn)定性分析
    7．5．3 伏三鐵礦開(kāi)采的穩(wěn)定性分析
  參考文獻(xiàn)
8  采空區(qū)處理方法的優(yōu)選
  8．1 采空區(qū)處理方法的模糊優(yōu)選法
    8．1．1 模糊優(yōu)選模型
    8．1．2 應(yīng)用實(shí)例
  8．2 采空區(qū)處理方法的集對(duì)分析同一度優(yōu)選法
    8．2．1 集對(duì)分析的概念與基本思想
    8．2．2 集對(duì)分析同一度的方案綜合評(píng)價(jià)
    8．2．3 應(yīng)用實(shí)例
  8．3 采空區(qū)處理方法的突變優(yōu)選法
    8．3．1 突變優(yōu)選模型
    8．3．2 采空區(qū)處理方案優(yōu)選實(shí)例
參考文獻(xiàn)
后記

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)采空區(qū)頂板大面積冒落所形成的沖擊氣浪的風(fēng)速是很困難的，因?yàn)樵诓煽諈^(qū)頂板冒落過(guò)程中存在許多隨機(jī)因素，如初次冒落的頂板面積及冒落持續(xù)時(shí)間、初次冒落與后續(xù)冒落間的時(shí)間間隔、后續(xù)冒落中同時(shí)冒落的頂板面積及冒落持續(xù)時(shí)間等。 采空區(qū)冒落，使采空區(qū)內(nèi)空氣受到壓縮，導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)氣體壓力升高，密度上升，由于壓力不均衡，氣體必然由巷道涌出。然而，采空區(qū)面積與巷道斷面積相差懸殊，巷道中空氣噴出過(guò)程必然滯后于采空區(qū)內(nèi)空氣受壓縮過(guò)程，其結(jié)果必然是采空區(qū)內(nèi)空氣壓力越來(lái)越高，從而使巷道中空氣噴出速度越來(lái)越大。當(dāng)采空區(qū)垮落到地表或下部受壓縮空氣擴(kuò)散到冒落巖石之上時(shí)，采空區(qū)內(nèi)空氣壓力大幅度下降，巷道中空氣噴出速度隨之下降。因此，可將頂板冒落形成颶風(fēng)的風(fēng)速預(yù)測(cè)簡(jiǎn)化成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程進(jìn)行分析，即采空區(qū)內(nèi)空氣壓縮過(guò)程和高壓氣體從巷道（噴口）噴出過(guò)程。 沖擊氣浪的大小與有無(wú)氣體補(bǔ)給源有關(guān)。當(dāng)沒(méi)有外部氣體補(bǔ)給時(shí)（采空區(qū)未垮落至地表），冒落體之下的被壓縮氣體，一部分受負(fù)壓作用繞回冒落體上面的新空區(qū)，另一部分形成氣浪撲出后，又被負(fù)壓逐步吸回老采空區(qū)，只留下由氣浪激起的粉塵向前方進(jìn)一步飄散。當(dāng)有外部氣體補(bǔ)給時(shí)（采空區(qū)與地表部分連通），被冒落體壓縮的氣體，有如“打氣筒”里的壓縮氣體，沿連通口沖出，直至在出口排除多余的體積量為止。 基于上述分析，可以將采空區(qū)頂板冒落造成沖擊氣浪的過(guò)程簡(jiǎn)化為兩種數(shù)學(xué)模型： （1）“打氣筒”模型。采空區(qū)的邊壁相當(dāng)于“氣筒”，而垮落的巖石相當(dāng)于“活塞”，巖石冒落相當(dāng)于“活塞”向下運(yùn)動(dòng)，使下部的氣體由通道急劇排出，形成沖擊氣浪——颶風(fēng)。 （2）“繞流”模型。巖塊向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，一部分氣體繞巖塊流動(dòng)到巖塊的上方形成繞流；另一部分氣體流向采空區(qū)四壁形成環(huán)流；還有一部分氣體，連同巖塊落地時(shí)刻的沖擊氣流一道形成沖擊氣浪——颶風(fēng)。

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