石膏矿采空区安全控制

　　本书以石膏矿采空区安全管理为研究对象，在石膏矿床地质分析基础上，阐述了石膏矿常用采矿方法——房柱法的技术特征；在相似模拟基础上分析了大面积采空区冒落诱发动力灾害的机理，建立了空气冲击气浪风速预测模型和冒落矿震强度预测模型；在总结部分矿山矿房顶板与采空区冒落失稳规律的基础上， 基于可靠性理论建立了石膏矿采空区失稳风险评价模型，并对33个石膏矿进行了风险分析。运用FLAC3D对石膏矿采空区现状稳定性进行了评价；进一步研究发现，由于石膏矿岩的特殊物理力学性质，蠕变效用显著，扰动流变耦合作用加剧了矿柱与顶板围岩的破坏进程，更好地解释了石膏矿采空区大冒落的周期性，提出了采空区大范围岩移“隔离矿柱——关键层”控制体系，并基于此提出了石膏矿采空区处理关键技术，为石膏矿采空区治理奠定了基础。 本书可供科研院所研究人员，矿业类本科生、研究生和矿山企业技术与安全管理人员参考使用。

　　郑怀昌，山东理工大学，中国硅酸学会非矿分会理事，教授，院长，针对石膏矿采空区大面积冒落引发的井下人员死亡、地表变形以及矿山地震等问题开展了调查研究，先后得到山东省自然科学基金和山东省科技攻关计划项目支持，并受山东省安全生产监督管理局委托，开展山东省境内44家石膏矿采空区危险性评价工作；先后为8家石膏矿山进行了采空区稳定性和采矿方法研究，近年来结合石膏矿山采空区利用，开展了石膏矿采空区长期稳定性研究，围绕石膏矿采空区安全发表学术论文十余篇，授权发明专利3项。

引言1

第一章 石膏矿开采技术3
1.1 石膏矿床地质特征(石膏矿物物化性质)3
1.2 石膏矿采矿方法——房柱法5
1.2.1房柱法概述5
1.2.2房柱法实例6
1.3 遗留采空区灾害12
1.3.1采空区灾害类型及特征12
1.3.2矿山采空区灾害形式12

第二章 石膏矿岩物理力学特征14
2.1 国内外岩石流变研究14
2.2 石膏矿岩基本力学性质16
2.2.1石膏岩石基本力学性质试验研究17
2.2.2岩石流变本构关系19
2.3 石膏矿岩蠕变22
2.4 扰动流变耦合作用24
2.4.1扰动流变耦合作用机理24
2.4.2不同情况下石膏岩石蠕变试验研究32

第三章 石膏矿采空区灾变机理41
3.1 灾变机理简介42
3.1.1国内外研究综述42
3.1.2矿山采空区灾害综合分析44
3.2 冲击气浪50
3.2.1冲击气浪模拟试验研究50
3.2.2结论58
3.3 冒落型矿震59
3.3.1冒落型矿震模拟试验研究59
3.3.2冒落型矿震特征77

第四章 石膏矿采空区稳定性分析与评价79
4.1 石膏矿区的分析与评价79
4.1.1石膏矿采空区稳定型分析与评价的复杂性79
4.1.2评价方法与模型83
4.2 稳定性风险评价84
4.2.1采空区风险性评价方法与指标84
4.2.2稳定性风险评价实例(以类比模型法为例)88
4.3 石膏矿采空区长期稳定性92
4.3.1长期稳定性研究意义92
4.3.2石膏矿采空区长期稳定性演变机制及破坏模式92
4.3.3多因素耦合作用下石膏矿采空区稳定性演变97
4.3.4基于经典力学石膏矿采场矿块结构参数优化及稳定性研究99
4.3.5流变扰动等导致岩石力学参数变化后的矿块结构参数优化100

第五章 石膏矿采空区处理方法与技术107
5.1 常用方法与技术评述108
5.1.1石膏矿采空区处理方法与关键技术研究108
5.1.2大面积采空区稳定性控制体系109
5.1.3关键层对大规模岩层移动的控制122
5.1.4隔离矿柱与关键层匹配设计122
5.2 石膏矿采空区处理技术及其特点123
5.2.1封闭处理采空区123
5.2.2缓冲层对冲击气浪的缓冲作用129
5.2.3充填处理采空区138
5.2.4崩落法处理采空区139
5.3 强制崩顶处理采空区案例141
5.3.1矿山开采状况141
5.3.2矿山采空区现状142
5.3.3设计方案142

参考文献149