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(guó)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(shì)   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(guó)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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)量方法與分布規(guī)律   3.1  地應(yīng)力測(cè)量在礦山開采中的作用     3.1.1  地應(yīng)力測(cè)量在采礦與巖土工程中的作用     3.1.2  地應(yīng)力測(cè)量在海底安全高效開采中的重要意義   3.2  國(guó)內(nèi)外地應(yīng)力測(cè)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(cè)量的基本原則     3.2.3  地應(yīng)力測(cè)量方法的分類     3.2.4  世界各國(guó)地應(yīng)力測(cè)量與研究的進(jìn)展   3.3  礦區(qū)地應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的選擇     3.3.1  地應(yīng)力測(cè)點(diǎn)選擇的基本原則     3.3.2  地應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的確定   3.4  地應(yīng)力測(cè)量過程     3.4.1  測(cè)量原理及方法     3.4.2  地應(yīng)力測(cè)量主要設(shè)備     3.4.3  現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量   3.5  三維地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理     3.5.1  專用三維地應(yīng)力計(jì)算程序     3.5.2  輸入數(shù)據(jù)     3.5.3  三維地應(yīng)力的計(jì)算   3.6  結(jié)果與分析     3.6.1  各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量的計(jì)算結(jié)果與分析     3.6.2  各測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力計(jì)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(chǎng)分布規(guī)律     3.7.2  幾點(diǎn)建議   參考文獻(xiàn) 4  海底礦床巖體質(zhì)量分級(jí)與評(píng)價(jià)   4.1  巖體質(zhì)量分級(jí)理論與方法     4.1.1  巖體質(zhì)量分級(jí)理論的發(fā)展     4.1.2  巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一般步驟     4.1.3  巖體工程質(zhì)量分級(jí)方法   4.2  三山島金礦現(xiàn)場(chǎng)節(jié)理裂隙調(diào)查分析     4.2.1  現(xiàn)場(chǎng)節(jié)理裂隙調(diào)查思路     4.2.2  現(xiàn)場(chǎng)節(jié)理裂隙調(diào)查一般方法     4.2.3  現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線位置確定與測(cè)線布置原則     4.2.4  現(xiàn)場(chǎng)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(jì)分析     4.2.6  節(jié)理裂隙分布對(duì)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(píng)價(jià)     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(píng)價(jià)體系建立     4.3.3  巖體質(zhì)量與穩(wěn)定性M—IRMR評(píng)價(jià)體系應(yīng)用     4.3.4  不同質(zhì)量等級(jí)礦巖物理力學(xué)參數(shù)的選取     4.3.5  巖體工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果分析   4.4  基于SURPAC建模的巖體質(zhì)量分級(jí)三維可視化   參考文獻(xiàn) 5  海底礦床開采的相似模擬試驗(yàn)   5.1  相似物理模擬試驗(yàn)     5.1.1  相似物理模擬試驗(yàn)的意義     5.1.2  相似物理模型試驗(yàn)的原理     5.1.3  相似物理模型試驗(yàn)的方法   5.2  海底開采相似物理模擬試驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)     5.2.1  海底開采相似模擬試驗(yàn)思路     5.2.2  相似物理模擬裝置研發(fā)     5.2.3  模擬試驗(yàn)功能與試驗(yàn)流程     5.2.4  相似物理模擬初步試驗(yàn)   5.3  三山島金礦海底開采相似模擬試驗(yàn)     5.3.1  相似材料的研制     5.3.2  海底開采模擬試驗(yàn)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(jì)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(jì)算法     6.2.7  魯佩涅伊特理論計(jì)算法     6.2.8  不同計(jì)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(diǎn)柱式分層充填采礦法   7.2  未確知測(cè)度理論下的采礦方案優(yōu)選     7.2.1  確定待優(yōu)化對(duì)象的分類模式系統(tǒng)     7.2.2  單指標(biāo)測(cè)度     7.2.3  指標(biāo)權(quán)重的確定     7.2.4  多指標(biāo)綜合測(cè)度評(píng)價(jià)向量     7.2.5  優(yōu)化結(jié)果識(shí)別和排序     7.2.6  采礦方案優(yōu)選綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建     7.2.7  構(gòu)造單指標(biāo)測(cè)度函數(shù)     7.2.8  優(yōu)化結(jié)果識(shí)別   7.3  新的采礦方法工業(yè)試驗(yàn)     7.3.1  試驗(yàn)采場(chǎng)選擇     7.3.2  試驗(yàn)采場(chǎng)采準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案     7.3.3  試驗(yàn)采場(chǎng)回采工藝     7.3.4  試驗(yàn)采場(chǎng)回采順序     7.3.5  試驗(yàn)采場(chǎng)勞動(dòng)組織與作業(yè)     7.3.6  工業(yè)試驗(yàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析   7.4  基于響應(yīng)面法的海下框架式采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化選擇     7.4.1  響應(yīng)面法計(jì)算理論     7.4.2  框架式采場(chǎng)有限元計(jì)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(dòng)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(jì)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(guó)內(nèi)外開采沉陷研究動(dòng)態(tài)     8.1.1  國(guó)外開采沉陷預(yù)測(cè)理論研究動(dòng)態(tài)     8.1.2  國(guó)內(nèi)開采沉陷預(yù)測(cè)理論研究動(dòng)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(dòng)規(guī)律     8.2.1  礦床開采巖層移動(dòng)特征     8.2.2  金屬礦開采引起的地表移動(dòng)     8.2.3  地表移動(dòng)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(dòng)角預(yù)測(cè)     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(jì)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(cè)模型     8.3.5  三山島金礦新立礦區(qū)海底開采巖層移動(dòng)角預(yù)測(cè)     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(jì)算     8.4.1  數(shù)值計(jì)算模型的建立     8.4.2  數(shù)值計(jì)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(duì)礦區(qū)周邊建筑的影響評(píng)價(jià)   8.5  深部取消點(diǎn)柱對(duì)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(jì)算結(jié)果分析     8.5.5  地表沉降對(duì)礦區(qū)建筑群的影響評(píng)價(jià)   參考文獻(xiàn) 9  海底礦床開采安全監(jiān)測(cè)技術(shù)   9.1  巖層移動(dòng)與巷道變形監(jiān)測(cè)     9.1.1  巖層移動(dòng)監(jiān)測(cè)     9.1.2  巷道變形監(jiān)測(cè)   9.2  海岸地表變形監(jiān)測(cè)     9.2.1  測(cè)試區(qū)域     9.2.2  測(cè)試儀器與測(cè)定方法     9.2.3  海岸地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析   9.3  海底開采微地震監(jiān)測(cè)     9.3.1  微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選型     9.3.2  微地震監(jiān)測(cè)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(cè)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(hào)的定位     9.3.7  基于微地震監(jiān)測(cè)的安全預(yù)警   參考文獻(xiàn)