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第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2选题来源与研究意义 3

1.3国内外研究现状 4

1.3.1地下金属矿山采矿技术发展趋势 4

1.3.2采空区处理技术及其发展概况 8

1.3.3空区隐患资源开采技术及发展概况 13

1.3.4采空区利用现状 16

1.4主要研究内容与研究思路 18

1.4.1主要研究内容 18

1.4.2技术路线与研究思路 19

第2章 隐患资源开采与采空区处理协同理论体系 20

2.1隐患资源开采与采空区处理协同的提出与意义 20

2.1.1隐患资源开采与采空区处理协同的思想来源 20

2.1.2隐患资源开采与采空区处理协同的提出 25

2.1.3隐患资源开采与采空区处理协同提出的意义 26

2.1.4隐患资源开采与采空区处理协同的本质内涵 26

2.2采空区协同利用的基本原则 27

2.3隐患资源开采与采空区处理协同技术体系 28

2.4采空区协同利用基本模式及系统分类 30

2.4.1作为开采空间利用 30

2.4.2作为转换空间利用 34

2.4.3作为卸荷空间利用 34

2.5采空区协同利用机制 35

2.6采空区协同利用与传统空区处理方法之间的辩证关系 36

2.7本章小结 36

第3章 采空区围岩系统协同作用非线性力学模型 37

3.1地下矿山工程系统的非线性和突变性 37

3.2岩体地下开挖围岩系统的协同承载作用及其突变模型 40

3.2.1突变理论概述 40

3.2.2尖点突变模型 42

3.2.3围岩系统协同承载作用 43

3.2.4围岩系统突变模型 46

3.3采空区顶板-人工隔墙协同作用的突变模型 47

3.3.1协同作用力学模型及其挠曲线方程 47

3.3.2采空区顶板-人工隔墙系统突变模型 49

3.3.3人工隔墙力学参数和几何参数的调控作用 50

3.4本章小结 51

第4章 采空区协同处理过程与围岩力学响应规律 52

4.1采空区协同处理工程特点及数值模拟重点 52

4.2采空区围岩系统力学响应的尺寸效应 55

4.2.1数值试验方案 55

4.2.2模拟软件简介 55

4.2.3岩体力学参数 56

4.2.4单值变化分析 57

4.2.5交互变化分析 60

4.3采空区极限暴露体积思想 62

4.4采空区空间几何属性与协同利用处理模式匹配关系 62

4.5上向分层充填协同处理模式围岩系统力学响应规律 63

4.5.1上向分层充填协同处理模式 63

4.5.2数值模拟方案 63

4.5.3模拟结果 64

4.6人工隔墙协同处理模式围岩系统力学响应规律 67

4.6.1人工隔墙协同处理模式 67

4.6.2数值模拟方案 67

4.6.3模拟结果 68

4.7本章小结 70

第5章 复杂空区群结构致灾效应及诱导断链减灾 72

5.1空区围岩系统灾变现象的特点 72

5.2围岩系统灾变过程的复杂空区群结构致灾效应 73

5.2.1岩石破裂过程分析系统 74

5.2.2复杂空区群结构形式 78

5.2.3数值仿真方案 79

5.2.4空区群结构致灾效应 79

5.3采空区灾害链式类型特征 86

5.3.1灾害链理论 86

5.3.2采空区灾害链式效应 87

5.3.3采空区灾害链式类型特征 88

5.4采空区链式效应理论模型 89

5.5协同隐患资源开采的采空区灾害诱导断链减灾技术 93

5.5.1链式形态阶段划分 93

5.5.2协同隐患资源开采的采空区灾害诱导断链减灾技术 94

5.6本章小结 95

第6章 碎裂矿段开采与空区处理协同技术 97

6.1广西高峰矿碎裂资源开采的总体形势 97

6.2地质概况与开采技术条件 99

6.2.1地质概况 99

6.2.2开采技术条件 105

6.3碎裂矿段采空区稳定性尺寸效应 105

6.3.1节理分布形式 105

6.3.2离散元模型 106

6.3.3尺寸效应 109

6.4单空区碎裂矿段开采与空区处理协同技术 114

6.4.1单空区碎裂矿段采矿方法创新设计 114

6.4.2单空区碎裂矿段开采与空区处理协同方案 119

6.5多空区碎裂矿段开采与空区处理协同技术 123

6.5.1空区群赋存概况 123

6.5.2多空区碎裂矿段采矿方法创新设计 125

6.5.3分层间回采顺序 130

6.5.4各分层矿体开采与空区处理协同方案 149

6.5.5第4分层斜条柱创新设计及其采空场的协同利用 155

6.6间隔采空场合理充填高度及盈余空间的协同利用 156

6.6.1数值模型 156

6.6.2再造结构随充填高度变化的应力场演化规律 157

6.6.3合理充填高度及盈余空间的协同利用 160

6.7本章小结 161

第7章 总结与展望 162

7.1总结 162

7.2主要创新点 164

7.3展望 165

参考文献 167