基于FLAC3D软件的凝灰岩矿溜井爆破降段动应力数值模拟及稳定性分析

溜井放矿已逐渐成为砂石骨料矿山的重要出矿手段,因此对溜井的稳定性进行分析探讨有利于矿山生产工作的可持续发展。面对溜井内部结构复杂、探测难度大等问题,为更好地模拟研究溜井降段爆破方法,本文基于某凝灰岩砂石骨料矿山,采用FLAC3D软件建立溜井有限差分网格模型,以溜井爆破降段过程中的动应力变化和损伤破坏位移为评判依据,对该矿溜井的降段爆破进行研究,得到了溜井低采面持续爆破降段动应力扰动下的围岩变化规律。研究表明：凝灰岩矿溜井井筒底部大部分区域存在明显应力集中;低采面长期爆破降段对溜井内部围岩造成损伤,溜井整体稳定性减小,垮塌风险显著增加;动载源距避爆点50～60 m外,采场构筑物或者岩体的震动明显减弱;随着开采水平不断下降,溜井发生冲击破坏或疲劳损伤的主要原因是动载产生的拉应力,当降段至180 m围岩时,最大位移量可达约17.83 mm。结果表明,本文建立的凝灰岩露天矿溜井模型能很好地反映溜井爆破降段的模拟效果。     

采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究

沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题，提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件，通过理论分析与数值模拟，研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸，提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶，优化区域应力环境，并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数，确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则，理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47～5.52 m。采用FLAC^3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态，从应力、位移、塑性区3方面综合分析，确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC^3D有限差分软件，分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下，巷道围岩的应力状态，垂直位移以及塑性区分布；选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数；结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理，并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小，验证了爆破参数的可行性。