金属矿山开采地面沉陷预测模型研究

摘要

矿业工程开采过程中对地面沉陷的研究由来已久，但大多数研究都是针对煤炭开采、地下水开采形成的采空区造成地面沉陷的研究，而对于金属矿山开采所造成的地面沉陷研究较为缓慢，最近一些关于地面沉陷的研究也只是以煤矿地面的沉陷规律为依据，采用类比的方法给出一些结论和预测方案，没有针对金属矿山采空区本身所具备的特点去研究它的沉陷规律，要想对金属矿山的开采所引起的地面沉陷规律进行研究，必须首先要找到金属矿山采空区的受力变形特点、分布方式以及与煤矿采空区的异同之处，通过对其它沉陷的研究结果分析，来找出金属矿山采空区自身的特点及沉陷规律，给出地面沉降预测模型，同时使它能在其他的类似情况下也能得到普遍的应用。 本课题在收集金属矿区已有地面沉陷灾害资料的基础上，对典型金属矿区的地面沉陷灾害展开调查研究，通过现场工程地质测绘，取样试验与测试等方法，查明矿区地面沉陷的工程地质条件，分析与研究矿区潜在的地面沉陷灾害问题，并对矿区当前沉陷进行现状预测评价，模拟其发生、发展和演化趋势，利用已有的地面沉陷规律研究技术平台，将模糊数学理论与有限元理论相结合建立金属矿山矿区的地面沉陷M-Y危险性综合评估预测模型系统，对金属矿山开采所引起的地面沉陷进行有效的预测和防治，以便完善矿山地质环境监督管理系统，为矿区工程建设与矿业企业的可持续发展提供科学依据和技术保障。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1概述

1.2研究历史与现状

1.2.1矿山开采沉陷理论发展现状

1.2.2金属矿山开采造成地面沉陷特性方面

1.3问题的提出

1.4开采沉陷与土地破坏

1.4.1地面破坏的基本类型

1.4.2开采沉陷对土地的危害

1.5现有模型的不足之处

1.6本项研究的内容、意义和创新点

第2章 采矿因素对开采沉陷的影响

2.1覆岩力学性质的影响

2.1.1覆岩力学性质对地面沉陷的影响

2.1.2覆岩力学性质对开采沉陷分布规律的影响

2.1.3覆岩性质对地面裂缝的影响

2.2矿体倾角的影响

2.2.1对地面沉陷分布规律的影响

2.2.2对地面的移动形式破坏发展过程以及破坏分布状态的影响

2.2.3对地面移动参数的影响

2.3其它影响因素

2.3.1开采厚度、开采深度的影响

2.3.2采区尺寸的影响

2.3.3下沉与工作面位置和时间的关系

2.3.4构造应力的影响

2.3.5复杂地质条件对地面沉陷的影响

2.4采空区塌陷形成的条件

第3章广西大厂锡多金属矿田自然及地质概况

3.1大厂整体概况

3.2地质条件概述

3.3工程地质条件

3.3.1广西大厂锡多金属矿田简介

第4章 模糊数学与有限元理论的应用

4.1模糊数学基本理论及应用

4.1.1模糊数学理论危险性综合评估模型

4.1.2模糊数学模型建立步骤

4.1.3研究实例

4.1.4小结

4.2有限单元理论及应用

4.2.1有限单元理论

4.2.2有限单元基本理论的在煤矿的应用实例

4.3本章小结

第5章 M-Y危险性综合评估模型

5.1模型建立的初始条件

5.2 M-Y综合性模型的建立步骤

5.2.1开采沉陷的综合评估

5.2.2采空区的应力计算

5.2.3 M-Y综合预测模型的建立

5.3 M-Y综合性模型的应用

5.4模型预测结果分析

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

6.2.1需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

附录