化工矿山露天转地下开采技术

本书结合云南滇池区域典型的深凹露天化工矿山——云南磷化集团有限公司晋宁磷矿、昆阳磷矿的开采情况，以层状高岩质边坡与房柱法地下开采耦合作用下岩体的采动演化特征这一科学问题为研究目标，阐明露天终了层状高陡岩质边坡对地下开采的坡高、坡角的影响效应，建立边坡影响下地下采场上覆关键层的非线性力学分析模型及岩体变形破坏演化的形态方程，揭示化工矿山露天转地下开采后层状高陡岩质边坡与地下开采耦合作用下岩体非线性变形机制与动态失稳机理，为矿山露天转地下后的地压管理与控制及露天边坡的安全维护提供理论依据。
本书可供从事化工矿山开采的工程技术人员、科研人员和管理人员阅读，也可供高等院校采矿工程专业师生参考。

序
前言
1 绪论 1
1.1 我国磷矿资源赋存现状 2
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 国内外矿山露天转地下开采现状 4
1.2.2 国内外矿山露天转地下开采技术研究现状 6
1.3 露天转地下开采技术研究展望 10
2 典型露天磷矿山工程地质特征与露天转地下开采可行性分析 13
2.1 晋宁磷矿山概况 13
2.1.1 矿区地理、交通位置 13
2.1.2 自然经济地理概况 13
2.1.3 矿山现状 13
2.1.4 矿山地质概述 14
2.2 晋宁磷矿6号坑口东采区概况 16
2.2.1 自然地理 16
2.2.2 矿区地层 17
2.2.3 矿区构造 19
2.2.4 矿床地质特征 20
2.2.5 矿体围岩和夹石 21
2.2.6 晋宁磷矿6号坑口东采区开采现状 21
2.3 晋宁磷矿露天转地下开采可行性分析 22
2.3.1 1号坑口 22
2.3.2 2号坑口 22
2.3.3 3号坑口 23
2.3.4 4号坑口 23
2.3.5 5号坑口 24
2.3.6 6号坑口 24
2.3.7 7～10号坑口 25
2.3.8 露天转地下开采可行性分析 25
2.4 矿区岩体物理力学参数测定 26
2.4.1 试件采集与制备 26
2.4.2 岩石力学试验设备和仪器 27
2.4.3 岩石物理力学参数测定 30
2.4.4 岩体力学参数研究 32
2.5 本章小结 33
3 露天转地下开采岩体应力演化特征 34
3.1 FLAC3D概述 34
3.1.1 FLAC3D简介 34
3.1.2 FLAC3D计算基本原理与理论 35
3.2 露天转地下开采后采矿方法选取 37
3.2.1 采矿方法的初选 37
3.2.2 初选采矿方法布置方案 38
3.3 露天转地下开采数值模型的建立 41
3.3.1 基本假设 41
3.3.2 几何模型尺寸 41
3.3.3 边界条件 43
3.3.4 模型参数 44
3.4 露天转地下开采岩体应力演化特征研究 44
3.4.1 房柱采矿法开采 45
3.4.2 胶结充填采矿法开采 50
3.4.3 壁式崩落采矿法开采 56
3.5 不同采矿方法岩体应力演化特征对比分析 61
4 露天转地下开采岩体变形破坏演化特征 63
4.1 概述 63
4.2 研究方法及相关要求 63
4.2.1 相似模拟试验 64
4.2.2 试验总结与理论分析 64
4.2.3 研究要求 64
4.3 露天转地下开采岩体变形破坏特征相似模拟试验研究 64
4.3.1 相似模拟试验理论 65
4.3.2 相似模拟试验概况 67
4.3.3 相似模拟试验结果与分析 76
4.4 本章小结 93
5 露天转地下开采边坡稳定性研究 95
5.1 依托项目背景 95
5.1.1 工程概况 95
5.1.2 采矿方法 96
5.2 数值模拟试验 97
5.3 自然状态下边坡安全系数计算 98
5.4 本章小结 106
6 露天转地下开采岩体响应灾变机制 108
6.1 概述 108
6.2 露天转地下开采边坡灾害机制分析 109
6.2.1 边坡灾害机制分析 109
6.2.2 露天转地下开采边坡岩体响应力学机制 117
6.3 露天转地下开采采场顶板冒落机理及其防治措施 120
6.3.1 采场顶板冒落的基本形式 120
6.3.2 采场顶板冒落机理 122
6.3.3 基于托板理论的采场顶板冒落力学机理分析 123
6.4 地下采场矿柱力学特征与失稳破坏模式及机理分析 127
6.4.1 地下采场矿柱受力特征分析 127
6.4.2 地下采场矿柱失稳破坏模式 140
6.5 本章小结 141
7 露天转地下开采灾害防治措施与安全管控信息化技术 143
7.1 概述 143
7.2 晋宁磷矿6号坑露天高边坡灾害防治 144
7.2.1 边坡概况 144
7.2.2 晋宁磷矿6号坑露天矿高边坡稳定性分析 145
7.2.3 晋宁磷矿6号坑露天矿高边坡治理方案 152
7.3 地下采场顶板冒落灾害的防治 158
7.4 露天转地下开采后大气降雨灾害防治 160
7.4.1 地面防水措施 160
7.4.2 井下防水措施 161
7.5 露天转地下开采后边坡滚石灾害防治 161
7.5.1 边坡滚石灾害发生机制 162
7.5.2 边坡滚石灾害防治措施 162
7.6 基于地理信息系统的磷矿信息化安全管理关键技术研究 163
7.6.1 概况 163
7.6.2 基于GeoModeller与ArcGIS的磷矿地下开采三维地层建模 164
7.6.3 基于ArcGIS统计分析的磷矿边坡工程三维地层建模 169
7.6.4 基于ArcGIS Engine的磷矿边坡监测系统开发 174
7.7 晋宁磷矿6号坑预留顶柱最小安全厚度数值模拟 181
7.7.1 数值模拟模型构建 182
7.7.2 UDEC离散单元法 184
7.7.3 有限差分程序FLAC3D 200
7.7.4 有限单元法数值模拟 216
7.8 矿山自然灾害危险源危险度辨识与评价指标体系的构建 225
7.8.1 矿山自然灾害危险源危险度辨识与评价指标体系 225
7.8.2 矿山岩质边坡危险度辨识与评价指标体系的构建 229
7.9 本章小结 264
8 矿山露天转地下开采技术研究总结与展望 266
8.1 主要结论 266
8.2 展望 268
参考文献 270