基于重整化群与模糊可靠度法的边坡稳定性分析

为了探讨露天边坡的稳定性,结合重整化群法和可靠度分析法对露天边坡的稳定性进行了分析。首先结合重整化群法建立了露天边坡稳定性分析模型,考虑系统应力重分布对边坡稳定性的影响,将露天边坡失稳破坏的复杂问题转化为边坡失稳概率与临界失稳概率之间比较的问题,并计算得出了三维情况下露天边坡失稳破坏的临界概率为0.159 9;然后结合可靠度分析法计算得到了露天边坡的失稳概率。采用上述方法对新疆某露天矿边坡稳定性进行了分析,得到了该露天边坡的失稳概率为0.100 1,小于临界失稳概率,计算结果与现场实际情况一致,说明该方法在露天边坡稳定性分析中具有一定实用性。     

基于重整化群理论的采空区群稳定性分析

为分析地下矿山空区群的稳定性,根据重整化群理论,建立了地下矿山空区群一维重整化群模型,推导计算了空区群系统失稳的临界概率,并给出了一级原包内矿柱的失稳概率计算方法,将复杂的空区群系统稳定性分析问题转化为空区群内矿柱失稳概率与临界概率的比较问题。将模型运用于白山泉铁矿空区群I和空区群II的稳定分析,分析结果显示,空区群I和空区群II的矿柱失稳概率为0.162和0.195,均小于临界失稳概率0.206,说明空区群处于稳定状态。空区群II的矿柱失稳概率0.195接近于临界失稳概率,应加强对空区群II的监测。为了验证空区群一维重整化群模型的分析结果,采用FLAC3D数值模拟分析空区群的稳定性,分析结果显示,数值模拟分析结果与空区群一维重整化群模型的分析结果基本一致。     

浅埋房式采空区煤柱群稳定性评价

基于“品”字形煤柱分布及尺寸、采空区上方塑性区域边界拱角大小计算得出房式煤柱上覆平均载荷σaps,结合煤柱完全塑性失稳后其邻近煤柱上覆平均载荷变化规律定义了煤柱单元失稳概率P0。采用重整化群方法将煤柱群划分并建立为一维、二维元胞模型,将煤柱失稳概率密度函数(PDF)表示为威布尔函数分布形式并给出不动点方程,进一步求解煤柱失稳临界概率。以石圪台煤矿为实例,计算3-1-1号煤层房式采空区中煤柱稳定性,结合房式采空区煤柱群数值模拟结果,评价了石圪台煤矿房式采空区煤柱群稳定性,最后选取两个房式采空区工作面进行表土层剥离揭露实验,验证煤柱群稳定性理论计算可靠性,为相邻采区及井田内房式采空区下开采提供理论及工程参照。     

基于CDEM的采空区稳定性及临界顶板厚度分析

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生,采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全,确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂,与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式,得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上,借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型,通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数,计算采空区顶板的安全系数,研究以上因素对采空区稳定性的影响规律,识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型,得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系,采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大,采空区高度对临界顶板厚度无影响;黏聚力对采空区安全系数影响最大,采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之;采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。     

浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱稳定性研究

为了降低房柱式采空区煤柱失稳引发顶板灾害的危险性,通过建立浅埋煤层房柱式采空区单个煤柱失效引发大面积垮落的数值模型,对房柱采空区煤柱的承载特征进行分析,得到了房柱式采空区煤柱尺寸对整个采空区稳定性的影响关系。基于房柱式采空区煤柱应力与强度的关系,建立了浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统数学分析模型,借助数值模拟方法,对鄂尔多斯地区奎乌煤矿房柱式采空区顶板-煤柱群系统的稳定性进行迭代计算,可对该矿房柱式采空区的稳定性及破坏发展过程进行预测,为浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统稳定性的评价提供了理论支持,同时再现了在流变条件下诱发大面积顶板灾害的煤柱群失稳过程。     

基于AHP-模糊评价的采空区稳定性研究

针对采空区频繁的出现大规模失稳问题，提出一种基于AHP-模糊评价的失稳预测模型。综合考虑采空区失稳的诱因，优选区域地质水文因素、岩石强度性能因素、采空区环境因素和采空区结构参数等4个一级指标及相对应的20个二级指标，建立采空区稳定性评价指标体系，运用层次分析法计算相应的权重向量，结合模糊综合评价理论，对采空区稳定性进行综合评价，将该模型运用到云南羊拉铜矿里农矿段采空区稳定性评价中。研究结果表明：该矿山的采空区稳定性评价等级V4，失稳程度高，综合系统得分69.4515，所得结论与矿山实际情况较吻合，尽而验证了该模型的可靠性。为后续采矿方案设计和执行提供理论依据，有效缓解矿山失稳所带来的灾害。     

采空区爆破振动响应特征分析

为了研究爆破荷载对采空区稳定性的影响,通过对矿山交错采空区的监测,采用数值模拟的方法,建立了不同起爆方式的双层采空区的计算模型,分析了下层采空区的响应特征。研究结果表明:下层采空区应力集中区域向下层采空区顶板右侧偏移集中,增大了下层空区失稳的可能性;下层采空区主要破坏位置位于下层采空区顶板中部,表明反向起爆方式时下层空区稳定性较差。     

房柱法开采矿山采空区失稳模式及机理

房柱法开采矿山采空区稳定性状态是由矿柱和顶板两个基本要素共同决定的。介绍了矿柱和采空区顶板失稳的模式,根据矿山压力与岩层控制理论,分析了矿柱和采空区顶板破坏的力学机理,并对影响矿柱稳定性的因素进行了总结归纳。     

复杂采空区群影响下露天边坡稳定性特征及危险区区划研究

为研究复杂采空区群影响下的边坡稳定性特征,针对银山露天矿现状边坡与二期边坡,采用FLAC3D三维数值模拟方法,基于复杂采空区群与露天边坡形成历史的返演,计算了固定长高比的三维边坡模型在不同边界约束下的安全系数,并分析了复杂采空区群影响下边坡的整体稳定性特征以及单个采空区对边坡局部稳定性的影响,从而对露天矿开采过程中边坡岩体潜在危险区域进行了分类区划。研究成果为银山露天矿山安全生产防控提供了可靠依据。     

岩柱失稳对岩柱-顶板系统扰动效应的数值模拟研究

为了研究浅埋房柱式采空区岩柱群失稳机理,以吕梁某铝土矿采空区为研究区,建立采空区二维模型,运用有限元数值模拟的方法,分析单个岩柱失稳对岩柱群及采空区顶板产生的扰动效应。通过对岩柱-顶板系统应力场特征及监测点位移资料的分析,发现单一岩柱失稳后,荷载转移到其邻近岩柱上,并引起该岩柱应力集中及偏压,继而造成岩柱破坏,这种渐进演化导致了岩柱失稳的多米诺效应。     

夹沟矿不同跨度采空区顶板的稳定性分析研究

采空区是影响矿山安全生产的主要危险源之一。夹沟矿采空区的节理调查表明,结构面是夹沟矿采空区顶板稳定性的主控因素。数值分析结果表明:夹沟矿采空区的顶板是不稳定的,顶板岩体容易发生垮落事故。     

采空区稳定性的三维有限元模拟

某矿采空区的存在,可能诱发冲击地压灾害。为了评价其稳定性,应用三维ANSYS程序模拟了采空区的形成过程,并应用先进的矿柱强度理论校核了ANSYS分析结果。结果表明:该采空区不会发生冲击地压灾害,但可能发生局部冒顶。     

采空区稳定性评价的综合指数法

房柱法开采容易造成采空区失稳事故。考虑地质条件和开采技术条件因素在采空区灾害形成过程中的作用,利用综合指数方法建立了房柱法开采形成的采空区危险源的分级评判模型;根据某石膏矿具体情况,采用综合指数分级法对其大面积采空区失稳的危险性进行了综合评价,求解出用于评价该石膏矿空区失稳危险程度的综合指数W和危险性等级,并把该评价结果与基于二维离散单元法的数值计算模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:该采空区稳定性评价方法评价结果与实际情况吻合较好。     

冬瓜山铜矿西山采空区治理工程研究与实践

冬瓜山铜矿西狮子山矿床是上世纪60年代始采的矿床,2002年闭坑后形成了一个特大空区群,这些采空区体积大、分布范围广,给矿山正常的生产带来了极大的安全隐患。为此,冬瓜山铜矿结合矿山自身的特点,经过多方面的调查、研究、论证,采用全尾砂对采空区进行了充填处理,实践中采用分步实施的原则,将东狮子山采空区作为试验地点,完善并取得成功经验后推广到西狮子山采空区应用。项目取得了良好的经济效益和社会效益。     

灰色层次分析法在地下采空区稳定性评价中的应用

为了对地下采空区稳定性进行评价,提出一种基于层次分析法和灰色关联法的综合评价方法。综合考虑影响采空区稳定性的各动态、静态、定量、定性因素,如岩体结构、地质构造等因素;通过层次分析法构建了综合评价指标体系,并确定了各指标的权重;利用灰色关联法建立采空区稳定性评价模型,从而根据各因素的关联度进行评价预测。以老鸭巢矿区为例,构建了3个层次、13个指标的综合评价指标体系,通过二级关联分析得出各采空区稳定性的关联度排序为r₂>r₇>r₁>r₅>r₃>r₉>r₆>r₄>r₈,结果表明：2、7、1号采空区稳定性最好,5、3、9、6号次之,4、8号采空区稳定性最差。     

金属矿山采空区形状分形特征探索

引入分形理论研究金属矿山采空区形状特征,采用计盒维数方法分别计算了四个不同矿山单个采空区一维边界线、二维区域、三维边界曲面以及三维空间体的分维数,研究探索得知单个采空区形状具有良好的分形特性,进而将单采空区分维值计算方法拓展至采空区群顶板分维值计算,研究证明采空区群顶板三维曲面形状也具有明显的分形特征。分维值是反映采空区复杂程度的定量参数,其为复杂采空区形状特征研究提供了一种新的方法,可供类似研究借鉴。     

复杂空区群影响下矿山边坡稳定性数值模拟

以河北某金矿多年开采形成的复杂空区群为背景,利用FLAC3D建立三维计算模型,研究空区群影响下的露天开采边坡稳定性,选取典型剖面计算了边坡稳定安全系数。结果表明：空区的存在对边坡的整体稳定性影响不大,但靠近边坡边帮的空区可能引起边坡的局部失稳;空区经废石非胶结充填方式处理后,边坡安全系数能显著提高,稳定性有明显改善。该研究方法可供类似矿山借鉴。     

浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治

针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破...     

某矿山地下采空区对地表稳定性的影响研究

矿山地下采空区的存在,给地表居民带来巨大的安全隐患。本文应用FLAC3D数值模拟软件建立了湖南某矿山地下采空区模型,进行了数值模拟计算,并采用自编接口程序,绘制了模型剖面位移等值线等图,进而对该采空区对地面沉降的影响进行了分析研究。分析结果表明,采空区顶板的变形对地表有较显著的影响,必须立即进行处理。文中最后还提出了合理的采空区处理措施,以保障后续开采工作顺利、安全地进行。     

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。