中厚急倾斜破碎矿体开采人工假顶结构研究与应用.docx

中厚急倾斜破碎矿体开采人工假顶结构研究与应用开磷集团用沙坝矿急倾斜中厚破碎磷矿体品位高且质量好 , 但矿体回采存在作业安全性差 , 生产能力难以发挥、开采成本高等问题 , 针对以上困难 , 应用“人工假顶下向高分段胶结充填采矿法”进行回采, 其创新点在于预构筑高强度人工假顶防护结构并增加分段高度 , 使用中深孔爆破回采 , 确保安全高效回采。 这其中 , 人工假顶防护结构是实现急倾斜破碎矿体安全高效回采的关键技术 , 直接影响着“人工假顶下向高分段胶结充填采矿法” 的成功应用。考虑到地下矿岩特性、地质条件及地下矿山施工过程中的复杂与不确定性等因素 , 应对人工假顶结构承载强度设计及构筑方法进行探讨 , 并进行稳定性分析 , 本文就此展开深入研究 , 得出以下成果： (1) 设计出主梁承载以及吊筋悬吊承载两种人工假顶承载方案 , 并从施工难易程度及矿山实际条件等方面进行分析比较 , 优选出吊筋悬吊承载人工假顶方案。 (2) 给出了人工假顶分别在充填体或冒落矿岩荷载作用下荷载计算方法 , 并推导出人工假顶所受最大弯矩计算公式；分析得出薄“板”力学模型适用于人工假顶失稳机理计算 , 且根据“软支弱板” 结构可知 , 人工假顶设计中应重点考虑的破坏形式是弯曲拉伸破坏。 (3) 完成了不同分段人工假顶在自重和上部荷载作用下的强度设计、 配筋设计及锚索承载力设计；推导出入工假顶造价函数 , 研究出不同厚度下人工假顶的合理配筋率；进行了详细的人工假顶施工设计与工艺流程设计。 (4) 运用ANSYS软件完成了人工假顶结构稳定性分析 , 得出金属网在提高人工假顶的整体强度和承载能力发挥重要作用 , 并且验证人工假顶设计厚度分别为 0.8m 与 0.4m, 合理配筋率对应分别为0.33%与 0.325%时, 人工假顶能保证稳定可靠承载。 (5) 通过人工假顶的现场施工, 得出了人工假顶施工经验；且人工假顶成功应用于矿房回采试验中, 矿山多回收矿石近 3000t, 创良好经济效益 , 人工假顶试验获得成功。