條帶嗣后充填法開采緩傾斜礦床礦柱穩(wěn)定性研究.pdf

1、條帶嗣后充填法回采緩傾斜礦床，保證礦柱穩(wěn)定是礦床安全開采的關(guān)鍵。以上橫山礦床V3層礦體為研究對(duì)象，運(yùn)用彈性應(yīng)變能理論、巖石斷裂力學(xué)理論及數(shù)值模擬等方法研究了兩面臨空下礦柱破裂區(qū)寬度計(jì)算問(wèn)題，以此分析礦柱穩(wěn)定性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于彈性應(yīng)變能平衡原理，認(rèn)為條帶礦層中儲(chǔ)存的應(yīng)變能釋放后全部轉(zhuǎn)化為使板礦柱變形破壞的能量。由礦房開采前后能量平衡，推導(dǎo)了礦柱破裂區(qū)寬度解析表達(dá)式，建立了礦柱破裂區(qū)寬度計(jì)算模型，分析了礦柱破裂區(qū)寬度

2、影響因素。⑵根據(jù)巖石斷裂力學(xué)理論，視礦房空區(qū)為無(wú)限大巖體垂直剖面中相隔一定間距的共線裂紋，分析了裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)分布特征。以礦山地質(zhì)參數(shù)為基礎(chǔ)，繪制了礦體埋深在150～400m時(shí)應(yīng)力強(qiáng)度變化曲線。依據(jù)莫爾庫(kù)侖判據(jù)，推導(dǎo)了礦房圍巖破壞范圍的解析表達(dá)式，建立了礦房底板破壞深度計(jì)算模型。⑶基于正交試驗(yàn)原理，選取埋深、采厚、礦房寬度和礦體抗拉強(qiáng)度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角兩組參數(shù)作為礦柱破裂區(qū)主控因素，分別采用3因素3水平的正交表L9(34)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)

3、，得到18種模擬試驗(yàn)方案。運(yùn)用FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算了不同方案下礦柱破裂區(qū)寬度，試驗(yàn)結(jié)果表明礦柱破裂區(qū)寬度兩組因素的敏感性排序分別為埋深＞礦房寬度＞采厚，抗拉強(qiáng)度＞內(nèi)摩擦角＞內(nèi)聚力。⑷采用數(shù)值模擬方法，對(duì)上橫山礦床礦房寬度分別為30m、25m、20m、15m、10m下對(duì)應(yīng)不同礦柱寬度共15種方案進(jìn)行模擬。由礦柱支承壓力分布規(guī)律表明，除礦房礦柱寬度均為10m的回采方案外，其它方案開采礦柱支承壓力分布為“圓拱形”或“馬鞍形”分布。同時(shí)，除