多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度分析

为了研究露天矿多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度变化规律,针对河曲露天矿已探明采空区进行了顶板安全厚度分析;建立采空区及周边岩体的数值模型,分析不同跨度的采空区在震动载荷因素和双采空区叠加影响下顶板沉降位移变化规律。结果表明:采空区上覆岩层安全厚度随采空区跨度的增加而增大,且采空区跨度达到60 m时,上部岩层发生严重破坏;考虑震动荷载时,随着采空区跨度的增大,震动荷载的影响越为明显;双采空区产生叠加影响的采空区间距范围为40 m以内。综合采空区上覆岩层安全厚度的理论分析与数值模拟结果,给出河曲露天矿开采范围内的采空区处置方案。     

基于GSI的深部节理化岩体工作面稳定性分析

针对节理岩体力学参数选取困难问题，基于地质强度指标GSI，结合损伤力学原理和广义Hoek-Brown准则构建考虑节理强度的节理岩体力学模型，对深部节理化岩体工作面进行了稳定性分析。结果表明：所给出的节理等效系数能较好地描述节理间距与GSI之间的关系，节理岩体的破碎程度对工作面的稳定性产生了影响，随着岩体破碎程度的提高，工作面易发生顶板冒落、煤壁片帮等现象；当岩体较为破碎时，顶板失稳主要由节理的发育、贯通引起；岩体的完整性较好时，顶板的稳定性受采空区悬臂段顶板的影响较大。     

构造应力下采空区上覆岩层破坏规律数值模拟

为研究构造应力下采空区上覆岩层的破坏规律,以山东新河矿业有限公司3下06工作面为工程背景,运用FLAC3D数值模拟、理论分析等方法对不同构造应力场中采空区上覆岩层的破坏规律进行了研究。结果表明:随着侧压系数的增大,采空区覆岩塑性区的范围和发育高度先减小后增大,其形状经历了从马鞍形到枕形再到拱形直至最终变化为帽形的过程;采空区顶底板受采动影响形成了明显的应力降低区域,随着侧压系数的增大,应力降低区域沿顶板进一步扩大,底板的应力降低区域沿底板则逐渐减小,顶板的拉应力区域减小,采空区两侧的应力集中区域增大,应力集中现象增强;采空区底板破坏的范围和深度随侧压系数的增加而不断增大。     

综采工作面过空巷围岩稳定性的影响因素研究

为了研究不同因素对综采工作面过空巷时围岩稳定性的影响,采用ANSYS软件建立数值模型,分析不同埋深、不同采高、不同空巷宽度下的空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱切向应力的变化规律。研究结果表明:埋深增加对空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱应力都产生不利影响;采高增大对空巷顶板沉降和煤壁位移影响较小,对煤柱内应力分布影响较大;空巷宽度增加会显著破坏空巷顶板稳定性,同时增大煤柱应力,对煤壁位移影响较小;当工作面与空巷距离小于25 m时,随着工作面继续推进,空巷稳定性明显变差,巷道易失稳破坏。     

民采空区走向对露天矿边坡稳定性的影响分析

民采空区走向是影响露天矿边坡稳定性的重要因素之一。在现场调查的基础上,采用有限元法分析了不同民采空区走向下边坡的位移场和应力场。研究结果表明:民采空区走向与边坡面斜交时,顶板拉应力集中程度最高,在外力扰动下发生坍塌、导致边坡失稳的可能性最大;民采空区与边坡面平行或垂直时,顶板应力集中程度较小,民采空区的存在对边坡稳定性影响不大。     

采空区群稳定性影响因素敏感性分析及其应用

为研究采空区群稳定性各影响因素的主次,以某地下金矿为研究背景,依次推导出矿柱、顶板及采空区群安全系数计算公式,采用正交实验对采空区群稳定性影响因素进行极差分析,获取其敏感性顺序,据此确定采空区群稳定性主控因素,并研究其与安全系数之间的关系及相应的临界值。研究得出采空区群稳定性影响因素敏感性主次顺序为:采空区群顶部—地表距离>矿柱高度>中段数量>顶板厚度>中段矿柱数量>矿柱宽度>顶板纵深>采空区跨度。矿柱宽度是采空区群矿柱失稳的主控因素,矿柱安全系数随矿柱宽度的增加近似呈线性增长,相应的临界宽度为8.4 m;顶板厚度是采空区群顶板失稳的主控因素,顶板安全系数随顶板厚度的增加呈幂函数形式递增且速率逐渐变大,相应的临界厚度为8.7 m;采空区群顶部—地表距离是整个采空区群失稳的主控因素,采空区群安全系数随群顶部—地表距离的增加近似均匀递减,相应的临界距离为124 m。     

不均匀上覆荷载对露天矿采空区沉陷的影响规律研究

为了研究不均匀上覆载荷对露天矿采空区沉陷的影响规律,基于开采沉陷理论与技术,建立采空区沉陷模型,通过Rhino-FLAC~(3D)建模进行数值模拟,分析了排土场堆载过程中产生的不均匀载荷对采空区、不同外排土场形状对采空区的地表沉陷过程中的应力分布形态及变形规律,总结分析了露天矿排土场下覆采空区沉陷的影响规律。研究结果表明:随着排土场连续堆载高度加大,采空区上覆不均匀载荷随之增大,地表下沉位移量不断增大,竖直方向的压应力随埋深增加到最大值后递减为零后变为拉剪应力;采空区水平距离排土场300 m以上,排土场的堆载对采空区变形影响较小;采空区最顶部未堆载排弃物,地表沉降量约为采空区顶板累计沉降量的2倍;方形排土场下的地表下沉位移量比圆形排土场的大,2种排土场结构下的采空区长度上的下沉位移曲线呈V型对称,应力位移曲线呈M型,圆形排土场对下伏岩层中采空区变形影响更小,更有利于露天矿排土场的稳定性。     

充填法转崩落法开采中覆岩冒落影响因素的数值模拟分析

针对下向进路式充填法转无底柱分段崩落法开采的矿山上部覆岩冒落的情况，采用FLAC3D数值模拟技术，对覆岩冒落的影响因素进行分析。所选取的因素有顶板暴露面积、埋深、顶板形状、侧压系数等4个方面。研究结果显示采空区上部塑性区的体积随着埋深和采空区顶板暴露面积的增加而增大，当采空区顶板为正方形时，采空区上部所产生的塑性区的体积最大，最容易冒落。随着测压系数的增加采空区上部所产生的塑性区体积出现先增加后降低最终趋于稳定的趋势。     

深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析

为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析.研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、初始应力(埋深)、钻孔围压和围岩力学强度;钻孔稳定性随着侧压系数增大、岩体力学强度降低、采深加大和钻孔围岩力学强度减小而降低;抽采负压对钻孔稳定性的影响很小;随着钻孔围压的增大、围岩强度强化区范围的增加,钻孔的二次应力影响范围反而减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易处于稳定平衡状态.     

高水平应力下大断面巷道围岩破坏机理及支护方案

为研究水平构造应力下大断面巷道围岩破坏机理,基于压力拱理论分析了巷道跨度对巷道围岩稳定的影响,并在理论上分析了水平构造应力对巷道顶板和两帮的影响,通过建立PHASE2D数值模型,分别模拟了不同巷道断面和水平应力下的巷道围岩应力和位移分布,表明巷道跨度的增大对巷道顶板两侧有较大影响,使其水平和垂直应力集中系数增大,强度系数减小,巷道顶板两侧围岩更易失稳破坏。随着侧压系数增大,巷道两帮强度系数大范围减小,表明水平应力的增大会使两帮煤体发生破坏。最后通过具体案列对理论分析结果进行了验证,提出了合理的支护方案。