盘区矿柱回收与充填体稳定性的数值模拟研究

盘区隔离矿柱回采的核心问题是能否在矿柱回采过程中保证顶板和两侧充填体的稳定性。 针对龙桥 铁矿充填成本高、盘区矿柱占有储量大等问题,提出了全部回收和部分回收 2 种盘区矿柱回收方案。 根据矿山实际地 质和具体实践资料,建立了三维计算模型,利用 FLAC3D 软件对 2 种回收方案进行了计算,通过分析和比较采场围岩 变形、塑性区及应力状态,确定了合理的回收方案。 计算结果表明:全部回收盘区矿柱会造成采场大范围的破坏,难以 实现回采目标;部分回收即留设部分矿柱作为永久矿柱承载,可以基本确保采场的稳定性。 研究结论可以使龙桥矿 矿柱回收率达到 64. 3%,也可供同类型矿山作为参考设计依据。     

能源土边界面模型的应力更新算法及算例分析

水合物的存在会显著影响能源土的刚度、峰值强度与剪胀性。针对已有能源土模型的不足，结合边界面模型的建模思想，构建一个新的能源土边界面模型，模型参数较少，能够恰当反映能源土的应力-应变关系。计算能源土变形问题的核心在于正确积分塑性本构方程，应用完全隐式回退Euler算法，建立模型应力及塑性内变量的更新公式，并给出显式的一致性切线模量表达式。基于ABAQUS软件提供的二次开发接口，编写模型的用户材料子程序，应用已有试验数据验证程序正确性。最后应用开发的子程序对能源土的平面应变试验进行模拟，分析水合物饱和度对剪切带倾角与孔隙比的影响。     

考虑岩土材料各向异性与应力方向性的等效非线性模型

为了刻画岩土材料的各向异性与应力方向性力学行为,从颗粒材料的内应力出发,定义一个新的应力张量——等效应力张量,使之可以综合描述应力的大小、组构的大小以及应力–组构的方向关系。以各向同性本构模型来刻画颗粒接触面的力学性质,以等效应力来描述颗粒间接触应力,提出已有各向同性本构模型进行"各向异性化"改造的"等效应力法",进而建立可以考虑岩土材料各向异性与应力方向性的等效非线性模型,模型仅包含3个参数,且均可以通过严格的理论计算和简单的室内试验加以确定。与砂土定向剪切试验对比表明,等效非线性模型很好地预测了试样的剪切变形与峰值强度的各向异性和应力方向性,为研究岩土材料各向异性和应力方向性提供了新的思路。     

空场嗣后充填体稳定性分析与带式充填结构设计

针对中段矿房嗣后充填体的稳定性缺乏系统研究、充填体强度设计主要依靠经验和工程类比的现实问题,为提高 嗣后充填体强度设计水平,根据某铁矿充填采矿实际,测定了不同充填配比的充填体力学参数,建立了连续７个矿房的 大范围嗣后充填分析模型.通过数值模拟研究,获得了各步开采后一步骤充填体塑性区、应力、变形分布情况,并计算了充填体潜在滑移面的位置及演化规律,结果表明:一步骤充填体的失稳破坏部位主要在下部、腰部和顶部接顶区. 对 此,提出了带式充填结构设计,即嗣后充填不需要采用均质充填强度,应重点加强上、中、下三个薄弱部位,其他充填区 可用较低强度充填.分析表明:这种带式充填结构的整体稳定性好,并可较大幅度地降低充填成本.