高地應力測量及礦柱尺寸設計.pdf

1、隨著全球化進程加快，各國對各種自然資源需求量在不斷地增加，使得淺層自然資源日益減少。目前，國內(nèi)外許多能源開采都相繼進入到深部采掘狀態(tài)，而在深部作業(yè)時經(jīng)常遇到“三高”問題（高地應力、高溫、高水壓）。其中，由高地應力引起的一系列問題隨之而來。因此，在高地應力作用下對礦柱的留設及其穩(wěn)定性的分析顯得尤為重要。
　　目前，對于高地應力的探測，主要有非彈性應變恢復法、聲發(fā)射法、水壓致裂法、巖芯提取（餅化）法等方法，其中最為有效和傳統(tǒng)的方法是巖

2、芯提取方法，即通過提取的巖芯餅化形式和程度來判斷地應力的大小和方向。為了更加直觀理解巖芯餅化法是測量高地應力的有效方法，本文通過數(shù)值模擬的方法再現(xiàn)了不同地應力組合情況下的巖芯餅化的現(xiàn)象并分析了形成原因。結(jié)果表明:(1)當?shù)貞Τ^一定值時才能出現(xiàn)餅化現(xiàn)象即高地應力時才有餅化現(xiàn)象;(2)徑向應力（水平應力）是影響巖芯餅化的主要因素，軸向應力（豎直應力）只是使巖芯表面產(chǎn)生局部破壞;(3)當徑向應力一定的情況下，隨著軸向應力的增大，巖芯餅化現(xiàn)

3、象逐漸減弱;當保持軸向應力值一定時，隨著徑向應力的增大巖芯餅化現(xiàn)象越來越明顯;(4)通過餅化現(xiàn)象驗證了候發(fā)亮學者提出的公式的合理性。該方法不僅能夠模擬巖芯餅化的過程，而且能夠了解應力轉(zhuǎn)變的過程，為如何通過餅化現(xiàn)象判斷地應力大小和方向提供的可靠的理論依據(jù)。
　　在充分理解和研究高應力作用下巖芯餅化過程以及形成機制基礎上，我們針對礦山礦柱尺寸的設計情況，設定五種礦柱尺寸，研究高應力作用下的礦柱尺寸設計。共設計了不同寬高比:0.5、1.

4、0、1.5、2.0、2.5五種礦柱尺寸;不同傾角的礦柱模型:0°、10°、20°、30°、40°等五種礦柱留設角度情況;四種不同側(cè)壓力系數(shù):0.5、1.0、1.5、2.0，模擬礦山開采的地應力級別。通過這些模型的模擬設計，尋求礦柱失穩(wěn)規(guī)律的研究，為礦柱尺寸設計提供依據(jù)。模擬結(jié)果表明:(1)隨著礦柱寬高比尺寸的增加，礦柱的破壞方式由拉破壞變?yōu)閴杭羝茐?，因此在進行礦柱尺寸設計時應盡量增加礦柱尺寸;(2)礦柱與σ1的位置關系是影響礦柱巖爆發(fā)生