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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