摘要
在金属矿床地下开采中，急倾斜层状矿体约占20％，而且随着露天转地下矿山的增多，急倾斜似层状矿体地下开采的比例将进一步增大。这类矿床采用崩落法开采到一定深度之后，地压迅速增大，如何控制地压活动往往成为矿山生产的重大技术难题。本文以弓长岭井下铁矿中央区上盘含铁带的深部开采为背景，研究这类矿床地压活动的原因与防控方法。论文主要完成以下6个方面研究: (1)现场调查了开拓、采准工程的地压显现部位，分析了巷道的变形破坏机理和受力来源，比较了弓长岭井下铁矿的地压显现形式与传统地压的区别，揭示了地压显现的基本特征，得出了地压来源为矿体开采后形成的上盘楔形体围岩的重力施压，为楔形体地压。 (2)建立楔形体力学模型，运用弹性力学理论计算不同条件下模型的解析解，得出楔顶周围质点的应力大小，结合现场上盘开拓工程的破坏情况与地表塌陷区的断裂线位置，确定了楔形体的形态，分析楔形体内应力的分布规律。 (3)采用非连续变形分析法数值模拟上盘楔形体地压，根据开挖后上盘岩体中监测点的应力、位移变化，得出了楔形体地压随采深的变化规律以及在上盘围岩中的作用范围。 (4)采用收敛的方法监测采准巷道的位移变化，分析回采过程中的地压显现规律及影响因素，确定楔形体地压在矿体中的作用范围及采动压力引起的巷道变形破坏机理。 (5)针对上盘开拓工程的楔形体地压显现问题，基于楔形体地压的力学分析和数值模拟结果，提出了包括让压开拓、卸压开采和减小巷道断面尺寸的综合地压防控方案，将该方案进行现场试验，巷道稳固性良好。 (6)针对采准工程的地压显现特征，基于采准巷道的收敛监测结果，研究了利用楔形体高应力做功的采矿方法，在上盘矿体楔形体地压作用高应力区，设计了单进路分段诱导冒落采矿法和双分段同步诱导冒落采矿法，提出了加强墙体支护的喷锚网支护形式，现场试验效果良好。
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