海底大型金屬礦床安全高效開采技術(shù)

1  海底開采概述   1.1  礦產(chǎn)資源的基本概念     1.1.1  礦產(chǎn)資源定義     1.1.2  我國礦產(chǎn)資源概況及開發(fā)利用現(xiàn)狀     1.1.3  開發(fā)利用海洋資源的必然趨勢   1.2  海洋資源開發(fā)技術(shù)及開發(fā)現(xiàn)狀     1.2.1  海洋資源及其分類     1.2.2  海洋資源開發(fā)技術(shù)     1.2.3  我國海洋資源開發(fā)現(xiàn)狀   1.3  典型的海洋礦產(chǎn)資源     1.3.1  海底基巖中的礦產(chǎn)資源     1.3.2  淺海底礦產(chǎn)資源     1.3.3  深海底礦產(chǎn)資源   1.4  海洋采礦的特殊性與基本方法、基本工藝     1.4.1  海洋采礦的特殊性     1.4.2  海洋采礦方法的基本分類     1.4.3  海洋采礦的基本工藝   1.5  海底基巖礦床開發(fā)利用的意義、現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)     1.5.1  海底基巖礦床開發(fā)利用的意義     1.5.2  海底基巖礦床開發(fā)利用的現(xiàn)狀     1.5.3  海底基巖礦床開采面對的挑戰(zhàn)     1.5.4  海底基巖金屬礦床開采技術(shù)難題     1.5.5  海底基巖金屬礦床開采關(guān)鍵技術(shù)   參考文獻(xiàn) 2  三山島金礦海底開采技術(shù)特征   2.1  三山島金礦礦床地質(zhì)概述     2.1.1  區(qū)域地質(zhì)     2.1.2  礦區(qū)地質(zhì)     2.1.3  礦床地質(zhì)   2.2  礦區(qū)水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)條件     2.2.1  水文地質(zhì)     2.2.2  環(huán)境地質(zhì)   2.3  礦山工程地質(zhì)條件與礦巖力學(xué)性質(zhì)測試     2.3.1  礦山工程地質(zhì)     2.3.2  礦巖物理力學(xué)性質(zhì)測試   2.4  海底黏性土微觀結(jié)構(gòu)及滲透性能參數(shù)     2.4.1  黏性土環(huán)境條件與取樣位置     2.4.2  黏性土微觀結(jié)構(gòu)及成分含量SEM分析     2.4.3  三山島黏性土基本力學(xué)性能     2.4.4  黏性土隔水性能宏觀研究   參考文獻(xiàn) 3  海底礦床地應(yīng)力測量方法與分布規(guī)律   3.1  地應(yīng)力測量在礦山開采中的作用     3.1.1  地應(yīng)力測量在采礦與巖土工程中的作用     3.1.2  地應(yīng)力測量在海底安全高效開采中的重要意義   3.2  國內(nèi)外地應(yīng)力測量的研究現(xiàn)狀     3.2.1  影響地應(yīng)力的主要因素     3.2.2  地應(yīng)力測量的基本原則     3.2.3  地應(yīng)力測量方法的分類     3.2.4  世界各國地應(yīng)力測量與研究的進(jìn)展   3.3  礦區(qū)地應(yīng)力測點的選擇     3.3.1  地應(yīng)力測點選擇的基本原則     3.3.2  地應(yīng)力測點的確定   3.4  地應(yīng)力測量過程     3.4.1  測量原理及方法     3.4.2  地應(yīng)力測量主要設(shè)備     3.4.3  現(xiàn)場測量   3.5  三維地應(yīng)力測量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理     3.5.1  專用三維地應(yīng)力計算程序     3.5.2  輸入數(shù)據(jù)     3.5.3  三維地應(yīng)力的計算   3.6  結(jié)果與分析     3.6.1  各測點應(yīng)力分量的計算結(jié)果與分析     3.6.2  各測點主應(yīng)力計算結(jié)果與分析   3.7  海底地應(yīng)力分布規(guī)律與開采建議     3.7.1  礦區(qū)地應(yīng)力場分布規(guī)律     3.7.2  幾點建議   參考文獻(xiàn) 4  海底礦床巖體質(zhì)量分級與評價   4.1  巖體質(zhì)量分級理論與方法     4.1.1  巖體質(zhì)量分級理論的發(fā)展     4.1.2  巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性評價一般步驟     4.1.3  巖體工程質(zhì)量分級方法   4.2  三山島金礦現(xiàn)場節(jié)理裂隙調(diào)查分析     4.2.1  現(xiàn)場節(jié)理裂隙調(diào)查思路     4.2.2  現(xiàn)場節(jié)理裂隙調(diào)查一般方法     4.2.3  現(xiàn)場測線位置確定與測線布置原則     4.2.4  現(xiàn)場節(jié)理裂隙調(diào)查網(wǎng)布置     4.2.5  節(jié)理裂隙調(diào)查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析     4.2.6  節(jié)理裂隙分布對巖體質(zhì)量與穩(wěn)定性的影響分析     4.2.7  節(jié)理裂隙調(diào)查小結(jié)   4.3  三山島金礦巖體質(zhì)量評價     4.3.1  巖體質(zhì)量與穩(wěn)定性的影響因素分析     4.3.2  巖體質(zhì)量與穩(wěn)定性評價體系建立     4.3.3  巖體質(zhì)量與穩(wěn)定性M—IRMR評價體系應(yīng)用     4.3.4  不同質(zhì)量等級礦巖物理力學(xué)參數(shù)的選取     4.3.5  巖體工程質(zhì)量評價結(jié)果分析   4.4  基于SURPAC建模的巖體質(zhì)量分級三維可視化   參考文獻(xiàn) 5  海底礦床開采的相似模擬試驗   5.1  相似物理模擬試驗     5.1.1  相似物理模擬試驗的意義     5.1.2  相似物理模型試驗的原理     5.1.3  相似物理模型試驗的方法   5.2  海底開采相似物理模擬試驗平臺開發(fā)     5.2.1  海底開采相似模擬試驗思路     5.2.2  相似物理模擬裝置研發(fā)     5.2.3  模擬試驗功能與試驗流程     5.2.4  相似物理模擬初步試驗   5.3  三山島金礦海底開采相似模擬試驗     5.3.1  相似材料的研制     5.3.2  海底開采模擬試驗過程及結(jié)果分析   參考文獻(xiàn) 6  海底礦床開采的安全隔離層厚度   6.1  海下開采相關(guān)力學(xué)分析     6.1.1  “三下”開采基本理論     6.1.2  “三下”開采地表變形計算方法     6.1.3  海底礦床安全開采合理隔離層厚度相關(guān)研究   6.2  三山島金礦海底安全開采隔離層厚度預(yù)估     6.2.1  力學(xué)模型與力學(xué)參數(shù)     6.2.2  材料力學(xué)法     6.2.3  荷載傳遞交匯線法     6.2.4  厚跨比法     6.2.5  普氏拱法     6.2.6  結(jié)構(gòu)力學(xué)梁理論計算法     6.2.7  魯佩涅伊特理論計算法     6.2.8  不同計算結(jié)果綜合分析   6.3  三山島金礦海底安全開采隔離層厚度數(shù)值模擬研究     6.3.1  數(shù)值模擬力學(xué)分析方法     6.3.2  數(shù)值模擬的地質(zhì)及力學(xué)模型     6.3.3  數(shù)值模擬方案     6.3.4  數(shù)值模擬結(jié)果及分析   6.4  海底開采安全隔離層厚度及安全措施   參考文獻(xiàn) 7  海底礦床開采方法選擇與優(yōu)化   7.1  采礦方法選擇原則與備選方案     7.1.1  采礦方法選擇原則     7.1.2  房柱交替式盤區(qū)上向分層充填采礦法     7.1.3  分礦房礦柱充填采礦法     7.1.4  應(yīng)力拱式上向分層水平充填采礦法     7.1.5  高進(jìn)路充填采礦法     7.1.6  脈外采準(zhǔn)點柱式分層充填采礦法   7.2  未確知測度理論下的采礦方案優(yōu)選     7.2.1  確定待優(yōu)化對象的分類模式系統(tǒng)     7.2.2  單指標(biāo)測度     7.2.3  指標(biāo)權(quán)重的確定     7.2.4  多指標(biāo)綜合測度評價向量     7.2.5  優(yōu)化結(jié)果識別和排序     7.2.6  采礦方案優(yōu)選綜合評價指標(biāo)體系構(gòu)建     7.2.7  構(gòu)造單指標(biāo)測度函數(shù)     7.2.8  優(yōu)化結(jié)果識別   7.3  新的采礦方法工業(yè)試驗     7.3.1  試驗采場選擇     7.3.2  試驗采場采準(zhǔn)設(shè)計方案     7.3.3  試驗采場回采工藝     7.3.4  試驗采場回采順序     7.3.5  試驗采場勞動組織與作業(yè)     7.3.6  工業(yè)試驗技術(shù)經(jīng)濟分析   7.4  基于響應(yīng)面法的海下框架式采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化選擇     7.4.1  響應(yīng)面法計算理論     7.4.2  框架式采場有限元計算模型及結(jié)果   7.5  海底礦床中段內(nèi)開采順序優(yōu)化     7.5.1  安全系數(shù)法基本原理     7.5.2  動態(tài)回采有限元模型的建立     7.5.3  不同方案不同回采步驟最大主應(yīng)力分析比較     7.5.4  不同方案不同回采步驟圍巖位移分析比較     7.5.5  各盤區(qū)回采后安全系數(shù)計算結(jié)果     7.5.6  不同方案不同步驟地面沉降   參考文獻(xiàn) 8  海底礦床開采地表沉降規(guī)律數(shù)值分析   8.1  國內(nèi)外開采沉陷研究動態(tài)     8.1.1  國外開采沉陷預(yù)測理論研究動態(tài)     8.1.2  國內(nèi)開采沉陷預(yù)測理論研究動態(tài)     8.1.3  山區(qū)開采沉陷研究現(xiàn)狀   8.2  礦床開采巖層移動規(guī)律     8.2.1  礦床開采巖層移動特征     8.2.2  金屬礦開采引起的地表移動     8.2.3  地表移動角及其影響因素分析     8.2.4  開采沉陷與建筑損壞的理論分析   8.3  基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海底開采地表移動角預(yù)測     8.3.1  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理     8.3.2  基于Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與分析     8.3.3  網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本的生成     8.3.4  創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型     8.3.5  三山島金礦新立礦區(qū)海底開采巖層移動角預(yù)測     8.3.6  三山島金礦新立礦區(qū)開采豎井保護(hù)措施   8.4  海底開采沉陷的力學(xué)計算     8.4.1  數(shù)值計算模型的建立     8.4.2  數(shù)值計算結(jié)果     8.4.3  沉陷數(shù)據(jù)的處理     8.4.4  海下開采沉陷對礦區(qū)周邊建筑的影響評價   8.5  深部取消點柱對地表沉陷的數(shù)值模擬     8.5.1  基本假設(shè)     8.5.2  數(shù)值模擬模型     8.5.3  模擬參數(shù)的選取     8.5.4  計算結(jié)果分析     8.5.5  地表沉降對礦區(qū)建筑群的影響評價   參考文獻(xiàn) 9  海底礦床開采安全監(jiān)測技術(shù)   9.1  巖層移動與巷道變形監(jiān)測     9.1.1  巖層移動監(jiān)測     9.1.2  巷道變形監(jiān)測   9.2  海岸地表變形監(jiān)測     9.2.1  測試區(qū)域     9.2.2  測試儀器與測定方法     9.2.3  海岸地表監(jiān)測數(shù)據(jù)分析   9.3  海底開采微地震監(jiān)測     9.3.1  微地震監(jiān)測系統(tǒng)選型     9.3.2  微地震監(jiān)測系統(tǒng)檢波器選型     9.3.3  檢波器安裝方式     9.3.4  微地震監(jiān)測系統(tǒng)在三山島金礦的布置方案     9.3.5  微地震系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定     9.3.6  微地震信號的定位     9.3.7  基于微地震監(jiān)測的安全預(yù)警   參考文獻(xiàn)