未确知测度理论在采空区危险性评价中的应用

采空区灾害是矿山频繁高发的灾害之一。将未确知测度理论用于评价采空区的危险性,考虑到空区稳定性影响因素数值的易取性和显著性,经综合分析,选取空区岩体结构、地质构造、围岩抗压强度、水文因素、采空区布置形状、矿体倾角、高跨比、采空区体积、埋深、最大暴露面积、暴露时间、采动扰动情况、相邻空区情况等13项因素作为空区危险性的判别指标。根据空区危险性等级和评价指标的分级标准,结合采空区失稳机理和相关研究成果,建立评价指标的单指标测度函数,采用信息熵理论计算指标权重和综合测度,依照置信度识别准则进行等级判定。对某金属矿12组空区危险性进行评判。结果表明,该法的判别结论与采用模糊综合评判法和物元分析方法得出的结果完全相符,这充分说明该方法是可靠实用的,可以在工程实践中推广应用。     

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。     

皇华沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题,以皇华沸石矿采矿区为研究对象,运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算,确定采空区影响范围,进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数;基于摩尔-库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度,分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝,进而对采空区采取封堵和爆破处理的防治措施。     

皇华镇沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题,以皇华沸石矿采矿区为研究对象,运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算,确定采空区影响范围,进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数;基于摩尔—库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度,分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝,进而对采空区采取封堵洞口和爆破处理的防治措施。     

基于CMS实测的采空区稳定性分析

为研究西部某矿山井下采空区围岩稳定性,结合现场CMS空区探测数据及FLAC软件,建立了空区赋存地质模型,分析了采空区围岩稳定性,并结合岩体破坏判据判定了空区的稳定性状况.结果表明,空区的结构尺寸对空区稳定性影响较大,1号空区因顶板平整,最大沉陷位移及最大拉应力均最大；3号空区虽空区体积及暴露面积均大于1号空区,但因顶板成拱形而使得其整体稳定性比1号空区好.     

安家岭露天矿采空区顶板安全厚度的研究

根据采空区的赋存状态及作业设备,采用长宽比梁板法计算了采空区顶板安全厚度,引用采空区顶板稳定性数值模拟分析,从而确定了安家岭露天矿采空区顶板合理的安全厚度,保障安全过度采空影响区域。     

影响采空区稳定性的因素敏感性分析

大面积的采空区给矿山生产带来了巨大安全隐患,因此,深入分析采空区岩层的破坏机理,从理论上进行预测是十分必要的。首先基于可靠度对采空区的稳定性进行了分析,然后对影响采空区稳定性的因素参数值做了适当调整以确定这些参数对可靠度指标的影响程度,以保证设计在安全和经济上的合理性。通过分析指出,矿柱支撑面积与矿柱面积之比和采深等因素对采空区的稳定性影响很大,在设计时应合理考虑。     

宁都硫铁矿矿柱稳定性分析及回采顺序优化

针对宁都硫铁矿缓倾斜难采矿体,采用正交极差理论对矿柱稳定性影响因素敏感度进行了排序,并在此基础上对采场回采顺序进行了数值模拟优化。首先通过面积荷载理论建立了矿柱稳定性评判模型,借助正交试验法设计不同的评判指标组合,并计算出不同组合的模型安全系数;然后利用极差理论分析得到各评判指标的敏感度及敏感度较大的指标与安全系数的关系曲线。在基础上,采用FLAC模拟不同回采顺序的矿体开采,分析模拟结果中应力、位移及塑性区大小变化,得出最优回采顺序。分析结果表明,矿柱稳定性影响因素敏感度由大到小分别为矿柱宽、埋深、矿房跨度、岩柱高、单轴抗压强度、上覆岩层容重,安全系数为1.5时,矿房跨度不得大于17 m,矿柱宽不得小于6 m,且中间向两翼开采顺序最优。     

基于改进层次分析法-可拓理论的采空区稳定性评估模型研究

为提高采空区稳定性评估精度,引入可拓理论,构建基于改进层次分析法-可拓理论的综合评价模型。从采空区岩体质量、空区参数和环境三个角度,选取了岩石抗压强度等12个指标建立了综合评价指标体系;采用改进层次分析法确定指标权重,并计算各层次指标关联度和综合关联度,基于最大隶属度原则判断风险等级;将建立的模型应用到某铜矿采空区稳定性评估中。研究表明,该模型评估结果合理可靠,为采空区稳定性评估提供了一种简便的方法。     

基于 Mathews 图解法的采空区稳定性分析

影响采空区危险性的因素诸多并且复杂性高,甚至部分因素具有一定的模糊性。 为方便、快捷地对采 空区稳定性进行分析,简化危险性影响因素,以湖南某钨矿为研究背景,基于 Mathews 稳定性图解法理论模型,对不同 中段的采空区稳定性进行了理论计算,并依据矿山采空区现状,采用数值模拟法分析了当前采空区下各区域的主应 力、位移和塑性区的分布,评估当前状态下主采空区的稳定状态。 分析结果表明:12 个采空区中,CH5 号、CH6 号、 CH8 号以及 CH12 号采空区以及顶板围岩均处于稳定过渡区,采场整体稳定性一般;而 CH9 号、CH10 号采空区则处 于支护区,采场顶板的稳定性较差,有发生局部垮落、失稳的可能性;分析结果与矿山实际情况相符合,据此可对空区 危险性进行前期预判,降低空区治理费用与安全风险度。     

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。     

华蓥山隧道采空区危险性的可拓评价

以渝广高速公路华蓥山隧道采空区为研究对象,采用可拓方法对采空区危险性进行评价。选取10个定性和定量影响因子,根据物元分析理论,构建采空区危险性评价的物元分析模型,用简单关联函数确定权重,并根据其关联度对华蓥山隧道采空区危险性的等级进行可拓评价,评价结果为:6个采空区中有3个采空区危险性一般,1个采空区危险性较高,2个采空区危险性极高。研究结果表明:可拓分析可避免主观因素影响,其评价结果与现场实际情况基本吻合,对现场安全施工有指导意义,证明该评价方法应用于采空区危险性评价是可行的、合理的。     

基于3DMine-Rhino-FLAC3D的多采空区对竖井的稳定性影响分析

矿山不断的深入开采,会遗留下大量采空区,采空区的失稳破坏势必会对位于移动带内的竖井稳定性造成影响,竖井的变形破坏不仅影响矿山正常生产,还将给人们的生命,财产和国家造成重大损失。随着高性能计算机和数值模拟技术的普及,为复杂采空区及竖井的稳定性研究提供了新的解决思路。为了解内蒙古某金矿竖井的稳定情况,在“三维网格堆砌法”的基础上提出了3DMine-Rhino-FLAC_^3D耦合建模的新思路,能够更加精准的反应地表、矿体和采空区的实际情况,提高计算的准确性。对竖井周围的应力、位移、塑性区等方面进行了分析,并提出两种可行的治理措施。1.发现该竖井在658m中段的变形量最大,最大位移量3.5cm左右；2.随着采深的不断加大,虽然在采空区周围的围岩应力有增大的趋势,但在开采过程中对竖井周围应力影响较小；3.通过开挖后主竖井周围围岩仍处于原岩应力状态,未出现剪切和拉伸破坏；4.对两种不同的治理方案治理后的采空区分析发现主竖井的变形速率明显减小,说明两种治理方案均能使井筒变形的到控制,有效提高竖井周围围岩的稳定性。     

大采深综采工作面充填留巷围岩稳定性关键技术研究

为解决大采深综采工作面无煤柱沿空留巷围岩稳定性问题,通过对充填体切断和支护顶板动力学过程进行理论分析,得出了充填体抗压强度22 MPa条件下,宽度不小于2.4 m;采用FLAC3D数值模拟,对不同厚度及不同强度充填体下巷道顶板下沉量和围岩塑性区变化规律进行了研究,得出了充填体厚度为2.5 m、强度为22 MPa时顶板下沉量达到工程需求,并提出了沿空留巷超前区、待充填区和滞后区分段支护技术,为类似地质条件矿井中该技术的应用提供借鉴。     

某大理岩矿山采空区稳定性评价与综合治理对策研究

某大理岩矿山采用房柱法进行开采,遗留了大量尚未充填的采空区,成为矿区及周边地区重大的安全隐患。基于采场的三维模型,选取代表性区域建立数值计算模型,利用FLAC_^3D软件进行稳定性分析。模拟结果表明,塑性区破坏以剪切破坏为主,仅存在于?90 m水平采空区拐角处,未贯通且分布范围有限,其影响深度约向围岩内部深入0.4～1.0 m,说明岩体的破坏发生在浅层,采空区不会发生大规模失稳,整体稳定性良好;结合模糊综合评判,将采空区按照稳定性划分为稳定性良好、较稳定和较不稳定三类区域。在此基础上,提出了四种采空区综合治理方案,并从方案的技术可行性、经济性和治理效果进行分析对比,确定方案一为首选方案。从而为采空区治理和综合利用、城市发展规划提供依据。     

FLAC 3D与RG井下录像系统在复杂采空区处理的应用

结合排山楼金矿空区的复杂现状,应用FLAC^3D建立数值分析模型,运用FISH语言编程使模型地表与矿山实际相拟合,模型充分反映了地表、井下空区的现实状况。并根据空区围岩的位移、应力模拟结果,分析了围岩的稳定性。虽然模型显示应力向着有利于岩石材料高抗压的似拱形发展,但从顶板安全系数较低、间柱应力集中、岩体时间效应、井下开采扰动等方面综合分析,得到空区围岩的稳定只是暂时稳定的结论。所以,空区暴露面积不宜扩大,应立即采用RG井下录像系统对顶板岩体跟踪监测,为生产提供客观依据,实施RG监测强采。     

西部典型矿区弱胶结地层岩石的物理力学性能特征

西部矿区弱胶结岩层与中东部矿区岩层力学性能之间的差别认识不清是导致西部矿区开采过程中灾害性事故频发的根本原因。通过现场调研、理论分析、实验室实验等方法,研究了我国煤矿区弱胶结地层地域分布规律,选取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,分析了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化规律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解实验。研究结果表明:弱胶结地层主要分布在我国的新疆地区、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充分,岩石强度普遍偏低,具有明显的松、散、弱的特性;西部矿区岩性主要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度与埋深呈正相关,随埋深增加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率与埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深增加具有一定的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角与埋深无明显的相关性;实验发现弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,循环次数越多,崩解后的粒径越小越均匀,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的主要因素;弱胶结岩石强度普遍低于中东部同类岩石强度;建立岩石物理力学性能集合可进一步明确中西部岩石间差别。     

充填体包裹下矿岩点柱强度力学性能研究

为探究充填体与其包裹下矿岩点柱的相互作用,揭示不同充填体作用下点柱强度力学性能及影响因素,考虑岩体的应变软化特征,采用FLAC~(3D)软件进行了充填体包裹作用下点柱的单轴压缩模拟实验。研究了不同充填体力学参数和充填率(即充填体宏观结构)条件下点柱峰值强度和残余强度的演化特征。研究结果表明:充填体力学参数和充填率对点柱峰值强度无显著强化影响;充填体弹性模量和充填率对点柱残余强度有显著强化效应;点柱残余强度随充填体内聚力增加而呈现出先增加后保持相对稳定状态;充填体泊松比和内摩擦角对点柱峰值强度和残余强度均无显著影响。研究结果可为空区残留点柱回采采场结构参数与充填体强度设计提供参考依据。