锡铁山铅锌矿采空区围岩稳定性突变理论分析

采空区失稳是生产矿山的重大安全隐患之一.应用突变理论对锡铁山铅锌矿采空区围岩、顶板失稳破坏进行了分析,并提出了预防采空区危害的措施.     

某复杂采空区顶板稳定性数值分析

采用C-ALS空区探测技术,获得空区空间数据,同时,借助Surpac构建空区实体模型及块体模型。将模型质心导出,经Excle处理后,借助FLAC3D构建空区力学模型,进行计算。最后利用Surfer对计算结果进行处理,绘制出顶板沉降三维线框图,直观形象地反映顶板沉降后的形态,沉降变化规律,应力分布等。并结合位移、应力等值线图,对空区顶板进行稳定性分析,获得相关结论,即空区正上方沉降量最大,并形成碗状;无论水平方向还是垂直方向,距空区越远,则该点沉降量越小;顶板沿垂直方向,距空区越远,则该点所受应力越小;目前,该空区顶板整体上稳定性较好。     

顶板-锚拉支架系统稳定性的突变理论分析

本文对裂纹顶板系统的稳定性运用突变理论分析，其失稳模式可归结为突变理论中的尖点突变模型，并由该模型的分叉集方程导得顶板大面积冒落的临界条件。对照分叉集方程的图形，从几何上分析系统参数变化对顶板稳定性的影响。形象地观察到顶板岩体的流变特性和裂纹顶板应力集中部位的局部破碎累积量是导致顶板冒落的主要因素。在文中图2所示锚拉支架的补强充分的条件下，由系统参数决定的控制点路径无法达到分叉集右分枝，顶板冒落的临界条件得不到满足，相应顶板处于稳定状态。     

缓倾斜矿体采空区稳定性数值模拟研究

根据缓倾斜矿体的特征,采用FLAC3D软件对某铁矿1#矿体采空区稳定性进行了充填前后的数值模拟,对空区治理、矿柱回采的方案制定及安全生产具有一定的借鉴作用。     

基于板壳理论的近水平/缓倾斜矿体矿压控制

基于板壳弹性理论,将坚硬顶板视为弹性板,建立近水平和缓倾斜矿层顶板受力模型,得到其顶板挠度、弯矩和板内最大应力。结合现场观测,认为顶板挠度可衡量支护体受力情况。在顶板挠度形成过程中,可能产生最大挠度区域支护体受荷载最大,当由此产生的应力等于或大于支护体极限强度时,该区域支护体将先破坏;随后,这部分应力逐渐转移施加到周围支护体。结合现场观测数据及顶板失稳分析表明,越靠近顶板可能产生最大挠度区域支护体破坏越快,也越严重。因此,可根据采场顶板可能出现挠度大小来合理布置矿柱或实施充填,以实现矿山压力有效控制和技术经济最优化。     

用沙坝矿采场顶板稳定性模拟分析

贵州开磷矿业公司用沙坝矿主体为缓倾斜矿体,采用机械化盘区分段充填采矿法开采,通过研究采场跨度与顶板稳定性之间关系确保了作业人员安全和稳定生产.建立合理矿山开采力学模型后,对不同跨度采场在未支护方案下进行数值模拟分析表明,采场整体位移变化基本服从近对称分布;靠近开挖边界处围岩位移最大,距开挖边界越远,围岩位移越小,且移动方向均指向采空区;采场跨度在20m以内,采场顶板不发生破坏;当超过25m以上时,采场顶板出现较大拉应力,顶板开始发生破坏.     

充填体荷载作用下采空区顶板稳定性研究

在金属矿山的回采过程中,充填体下采空区顶板结构普遍存在于利用充填体进行回采的矿山。确定合理厚度在矿山开采过程始末具有重要的安全意义和经济价值。本文合理简化顶板力学模型,运用突变理论分析方法,依据尖点突变模型失稳的充要条件,从而得出充填体荷载作用下采空区顶板厚度的计算式。结合矿山实例,对其合理性进行验证。研究表明:将尖点突变模型运用到顶板结构稳定性分析及顶板厚度设计中是合理可行的。     

复杂地质条件厚大磷矿体采空区顶板联合支护方法

白竹磷矿是国内罕见的厚大缓倾斜磷矿体,矿层最大厚度接近25 m。结合白竹磷矿复杂地质条件,特别是顶板结构破碎、节理发育等特点,在该矿首次采用适用于空顶高、暴露面积大缓倾斜厚大磷矿体采空区处理的锚杆-锚网-锚索综合加固技术。在实际应用过程中,首先在矿层顶部Ph3平巷进行切顶,切顶采用SandvikDD310-40凿岩台车凿孔装药爆破,然后采取顶板分类管理技术进行顶板分级,最后针对顶板结构分级情况采用相对应的锚杆、锚网护顶护帮,再用锚索加固顶板。经过多年试验,探索出了一套适用于复杂地质条件下磷矿顶板管理的方法。     

采空区顶板大面积冒落空气冲击灾害分析

针对煤矿采空区顶板大面积冒落将采空区的空气瞬间高速压出而形成的空气冲击灾害,通过建立全部切落-整体运动型顶板冒落和房采采空区顶板冒落两种常见的种顶板冒落形式下的空气冲击的理论模型,分析了空气冲击危害的形成机理,并推导出风速计算公式,为空气冲击危害的预防和控制提供了可靠的理论基础,并针对大同煤矿集团某矿采空区现场情况进行实际应用,提出了灾害防治的方法。     

基于突变理论和广义H-B强度准则的采空区顶板稳定性分析

为实现煤矿采空区塌陷区土地的治理利用,对煤矿采空区进行顶板稳定性的分析与研究。鉴于采空区顶板的失稳破坏是一个非线性的过程,分别从结构力学和岩体本构关系两个角度建立采空区顶板稳定性分析模型。首先将采空区顶板岩梁结构简化为力学三铰拱模型,然后进行力学分析,求出其力学结构系统的总势能,基于突变理论,建立其力学结构失稳破坏的尖点突变模型;其次构建基于极限平衡法的采空区顶板筒状塌落一般模型,考虑到实际工程的广泛应用,进而建立基于广义H-B强度准则的矩形采场顶板筒状塌落极限平衡分析模型。最后通过不同工程算例分别对2个模型进行了分析和验证,且二者计算结果均与工程实际情况一致,说明两种模型均适用采空区顶板稳定性的分析,为研究采空区稳定性提供一种新的途径。     

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。     

缓倾斜中厚矿体采空区稳定性数值模拟分析

为研究缓倾斜中厚矿体采空区稳定性,在研究采空区失稳机理以及收集矿床资料、采矿进程及进行室内岩石力学实验的基础上,利用数值模拟软件FLAC对磨坊矿五号井2号矿体4号采场的开采活动进行了模拟.通过对采空区竖向应力分布,塑性区发展趋势以及剪应变增量的分析,得出了空区的稳定性程度及破坏发展趋势:(1)在空区顶板与地板中心处出现了拉应力的集中;(2)空区剪切破坏首先发生在角隅与矿柱的中下部,导致矿柱的失稳,然后再向空区边缘顶板上部发展,最终导致顶板整体塌陷;(3)一、二步开挖后空区处于稳定状态,最后一步开挖后,采空区失稳.     

北矿区采空区稳定性及对下部矿体安全开采影响

南京冶山铁矿经过30多年的开采，已形成较大的连续空区。为了防止空区大面积冒落引发的地质灾害，采用3维数值法对采空区的稳定性进行计算分析，并对下部矿体安全开采今后拟采取的的安全技术措施提出一些建议和看法。     

龙桥铁矿采空区顶板岩层移动及冒落规律研究

采用FLAC-3D对龙桥铁矿采空区顶板岩层移动及冒落规律进行了模拟研究,研究结果表明：整个采空区的顶板岩层移动比较平缓、稳定,矿区整体失稳的概率小;回采完-342.5分段3_5线矿体后,采空区顶板围岩的垂直下降变形及应力出现较为明显的变化,此时顶板围岩出现冒落迹象;0-2线附近矿体对采空区顶板岩层移动及冒落规律有着重要...     

某矿大型采空区顶板冒落危害及处理

以云南某钨矿2280 m中段采空区为工程背景,研究采空区冒落所产生的危害影响并进行处理措施。首先通过对“上覆岩层三带理论”以及冒落“空气冲击波”的模型进行分析;其次对采空区冒落所产生的冒裂带的高度、空气冲击波的速度进行计算。研究结果表明:2280 m中段采空区的冒裂带不贯通地表,但采空区的冒落产生的空气冲击波对井下的人员生命、生产设备、安全生产造成威胁;最后通过比较四种基本采空区处理方法优劣,最终选择封闭隔离法对采空区进行处理。     

基于MIDAS/GTS的深部厚大矿体采空区稳定性分析

广西大厂铜坑为典型的深部厚大矿体矿山,多年来,在安全生产过程中,持续开采所形成的采空区对矿山安全生产造成了较大的影响。为确保开采深部厚大矿体的生产安全和提高回采残留矿体的安全性,在矿山生产中,围绕深部岩体整体范围的应力分布、矿床开采顺序、采场稳定性、巷道支护技术等方面进行了深入研究,结果表明,采空区稳定性较差,应加强监测和及时做好充填采空区的工作,以控制好顶板和隔离矿柱的稳定性。     

西门铁矿南区采空区的冒落规律分析

本文是以西石门铁矿南区采空为研究对象,依据矿岩的点荷载强度测定与结构面调查,对岩体稳定性进行分级,指出南区采空区顶板冒落形式,一是以散体形式零星冒落,另一是批量冒落。通过对南区南表塌陷坑周围裂纹扩展与井下揭露岩体的观察,进一步研究分析采空区的冒落规律。