1 露天转地下开采研究评述 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的、意义和研究过程概述 3
1.2.1 研究目的、意义 3
1.2.2 研究过程概述 3
1.3 同类技术研究现状及对比 4
1.4 研究方案、技术路线和研究目标 5
1.4.1 研究方案 5
1.4.2 技术路线 6
1.4.3 研究目标 6
2 岩体结构特征、渗透特性及力学性质测试 8
2.1 石人沟铁矿岩体结构特征描述 8
2.2 石人沟铁矿岩体渗透特性 9
2.3 矿岩物理力学性质试验 9
2.4 岩体力学参数确定 10
2.5 岩体长期强度的确定 11
2.6 小结 12
3 境界矿柱可能的破坏模式和稳定性解析评价 13
3.1 石人沟铁矿采空区围岩压力分布特点和可能的破坏模式 13
3.2 顶柱稳定性的工程类比法 13
3.3 摩尔－库仑极限平衡解析 16
4 二维稳定性及破坏机制模拟分析 19
4.1 FLAC2D变形破坏分析 19
4.1.1 计算模型及方案 19
4.1.2 各个剖面计算结果 19
4.1.3 境界顶柱少留6m的情况 26
4.1.4 小结 27
4.2 RFPA2D破坏机制分析 32
4.2.1 计算模型及方案 33
4.2.2 各个剖面计算结果 33
4.3 考虑水弱化作用和长期强度时稳定性分析 41
5 不同采矿方案情况下三维稳定性分析 46
5.1 MSC.Patran和MSC.Nastran简介 46
5.1.1 MSC.Patran简介 46
5.1.2 MSC.Nastran简介 47
5.2 不同采矿方案情况下的计算模型及方案 47
5.3 不同采矿方案情况下的计算结果及分析 48
5.3.1 采矿方案一 49
5.3.2 采矿方案二 50
5.3.3 采矿方案三 53
5.3.4 采矿方案四 57
5.3.5 采矿方案五 60
5.3.6 采矿方案六 62
5.3.7 采矿方案七 65
5.3.8 采矿方案八 68
5.3.9 采矿方案九 70
5.4 小结和建议 73
6 围岩稳定性分区研究与变厚度方案设计 75
6.1 稳定性分区研究 75
6.2 稳定性分区后的监测检验和变厚度采矿设计 75
6.3 小结 79
7 断层破碎带影响下矿体安全采矿技术研究 80
7.1 F18、F19断层区域地质条件概述 80
7.2 南区－60m中段F18～F19破碎及断层区域目前开采现状 83
7.3 存在的问题 83
7.4 二维稳定性及破坏机制模拟分析 87
7.4.1 计算模型及方案 87
7.4.2 计算结果 87
7.4.3 考虑水弱化作用和长期强度时稳定性分析 98
7.5 三维背景应力场计算分析 102
7.5.1 计算模型及方案 102
7.5.2 计算结果及分析 104
7.6 矿石储量及可采出矿石量 110
7.7 建议采矿方案及支护方案 110
7.8 小结 111
8 采空区探测及稳定性分析 112
8.1 －60m水平中段采空区调查及CMS探测 112
8.1.1 全区矿房现状详述 112
8.1.2 采空区井下CMS探测 113
8.1.3 已探测采空区三维模型的构建 118
8.1.4 石人沟铁矿外围非法采空区的勘探 125
8.1.5 CMS探测技术与地球物理探测的比较 136
8.2 采空区稳定性分析 136
8.2.1 岩体物理力学强度取值 137
8.2.2 石人沟铁矿矿块构成要素 137
8.2.3 采场结构参数理论计算 138
8.2.4 采空区顶板稳定性计算分析 139
8.2.5 矿柱的稳定性理论计算分析 141
8.3 小结 144
9 围岩稳定性的实时监测分析及预警 145
9.1 微震监测系统的选择 145
9.2 微震监测系统设计与安装 146
9.2.1 准备工作 147
9.2.2 传感器安装 148
9.2.3 线缆安装 149
9.3 微震活动实时监测与数据处理 150
9.3.1 系统软件 150
9.3.2 微震信号处理 152
9.3.3 波形初步分析 156
9.3.4 信号滤波处理 157
9.3.5 波形数据库建立 159
9.4 数据分析与微震活动规律研究 162
9.5 微震监测系统的防盗采功能 165
9.6 小结 165
10 基于虚拟现实技术的矿山岩体动力灾害预测、预警 166
10.1 虚拟现实系统概念 166
10.2 虚拟现实环境的产生原理 168
10.3 虚拟现实系统在矿山中的应用 170
10.3.1 采矿设计 170
10.3.2 风险评估 170
10.3.3 事故原因调查 170
10.3.4 技术培训、安全教育 171
10.3.5 采矿过程虚拟研究 171
10.4 基于虚拟现实技术的围岩稳定与矿山动力灾害预测、预警系统初步研发 171
10.4.1 虚拟矿山系统总体设计 171
10.4.2 石人沟铁矿虚拟现实模型的建立 172
10.4.3 应力场云图和微震数据显示 173
10.4.4 控件制作 173
10.4.5 小结 174
11 结论与展望 177
11.1 研究结论、创新点与关键技术 177
11.2 应用效果分析 179
11.2.1 经济效益 179
11.2.2 社会效益显著 180
11.3 建议与技术展望 180
11.3.1 建议 180
11.3.2 技术展望 180
参考文献 181