垂直分条充填采矿法采场参数的数值分析.pdf

文章编号““ 93 894/./,;4664/4 3./82382 8348 “ “， “ ;-370,7- /’0,’ 8 5-,， /*-. “““， 5-,） “4 泊松比 “***“** ***“** ***“****“** ***“** ***“** ***“** 4；泊松比各为 *、 * 和 *。 A， 一般为 A左右。由于支撑面积逐渐 减少， 上覆岩层的绝大部分质量转移到矿房的两侧。块段底板处产生较大的水平方向的拉应 力， 在矿柱处有压应力存在。 老顶板产生向采空区的弯曲， 在直接顶板与老顶板交界处产生拉应力。该处应力总趋势 陈何等垂直分条充填采矿法采场参数的数值分析 万方数据 与块段直接顶板一致， 但比块段直接顶板处的应力值减少 “左右， 拉应力减少约 “。拉 应力减少较多的原因是由于直接顶板的强度比老顶板的低得多， 因此块段顶板位移的大部分 值均来自于直接顶板的变形。 垂直方向上的位移， 以块段中部矿房处最大。在开挖范围内有充填体整体向上挤压直接 顶板的位移。从整个块段的应力分布来看， 中央的应力值最高。回采从块段一侧向另一侧推 进， 较大应力区将出现在工作面的前方和后方。 “不同采场参数引起的应力及位移变化 减小矿房宽度时， 块段顶板中的应力及位移均减小， 顶板的弯曲程度也减小。若采场顶板 强度低，如模型 的情况下，顶板弹模 4155 “ “.*/，““.*/* ;895 ;* 图 “4155 “ “.*/，““.*/* 699 ;865284 减少矿房的宽度， 就是增加了充填体的支撑面积， 使充填体的支撑能力增加， 这将抑制顶 板围岩的变形。顶板围岩变形量减少， 其自支撑的作用减小， 这样使作用在充填体上的应力值 并不减少， 充填体承担更多的上覆岩层的荷载。同样的道理， 如果充填体的强度不是很高， 允 许有一定的变形， 这样顶板围岩因有变形产生了自支撑能力， 传给充填体的应力值并未增加。 这说明没有必要设计过高强度的充填体。 “不同顶板条件下采场的稳定性 改善直接顶板材料特性的方法是进行人工支护。将这种支护用虚拟的强度值来等效， 考 虑在不同情况下顶板及充填体的变形及应力情况。 增加直接顶板的总体强度值时， 顶板围岩中垂直方向应力将增加 “-A /;“. ,’“,// “. 0“**/ ;/;“. ,’“.// 采用矿柱尺寸小、 矿房尺寸较大的方案， 可以节省充填料、 降低成本。要使充填体在矿房 回采中起良好的支撑作用， 就应使设计的充填体强度及尺寸与围岩及开采应力状态有良好的 匹配。通过上面的分析， 充填体强度 5 AB、 宽 5 6、 高度低于 7 6， 比较适应矿体的变 化， 能达到安全回采的要求。考虑到充填施工及爆破冲击等的不利影响， 设计施工的充填体强 度为 5 C 7 AB。 “采矿试验 根据数值分析确定的采场参数， 进行了采矿试验。采场沿矿体走向布置， 矿柱宽 5 6， 矿房宽 6， 矿体厚 7 C 57 6。回采顺序是从块段一侧向另一侧推进， 试验采场在半年内 采矿 57 万 ,， 在回采过程中， 对采场地压进行了观测， 采场充填体载荷最大压应力为 D98 AB，平均为 789 AB，载荷平均增长速度为 77 ABE 3。块段中间部位充填体承受的应 力值最大。采场顶板相对沉降位移为每 7 天 D C 5 66， 块段中部矿房顶板的位移值最大。从 采场宏观观察到， 充填体能充分支撑采场顶板。采场局部采用锚杆支护， 有效地控制了顶板的 沉降与变形。回采过程中， 采场顶板处于稳定状态。采场地压和采场顶板位移的现场观测表 明， 采场的地压显现规律与计算分析的结果一致。（下转第 D7 页） 陈何等垂直分条充填采矿法采场参数的数值分析 万方数据 对和“有一定的影响。 在岩土工程研究中， 的大小和方向同工程的稳定性密切相关， 而 和“的影响较小。 因此从工程观点看， 泊松比“对应力计算不敏感。 通常， 根据岩石加载力 学实验确定地应力的计算中， 所需要岩石力学参数的测定方法是与解除法地应力测量过程中 卸载现象存在差异的。在岩石力学的本构关系和力学模型未取得重大突破之前， 如何在计算 中根据前面所述的岩石卸载力学的特点， 使所选用的弹性模量值更接近实际情况、 使计算结果 更准确显得尤为重要。 “结论 综上所述， 在采用解除法进行地应力测量时， 我们应注意以下几个方面的问题 （） 地应力测量时机的选择。地应力资料作为工程建设的基本资料， 对工程设计和施工具 有重要的指导意义。因此， 地应力测量应尽量安排在设计和施工前进行。 （） 测点的选择。测点应尽量选择在远离施工和人为活动扰动区域的位置进行， 还要尽量 具有代表性。 （“） 测量结果分析计算中， 要充分考虑地应力测量是一个卸载过程， 并注意岩石在加载和 卸载条件下力学参数存在不同的事实， 在参数的选取时， 应对岩体进行在卸载条件下的力学参 数测试。 参考文献 ［］ 蔡美峰， 等 地应力测量原理和技术 ［］ 北京 科学出版社， ’’ ［］ 张有天， 等 岩石高边坡的变形与稳定 ［］ 北京 水利水电出版社， ’’’ ［“］ 李天斌 卸荷应力状态下玄武岩变形破坏特征的试验研究 ［］ 岩石力学与工程学报， ’’“， （*） “ “, （上接第 页） -结论 （） 在模拟块段的开采范围内存在应力降低区， 中间部位及两端的应力较大， 在矿房顶板 中将产生拉应力， 塑性区在块段中部及两端， 块段回采顺序建议从一侧向另一侧推进。 （） 充填体有效地支撑顶板围岩， 作用在充填体上的应力与其支撑能力成正比。开采厚度 小于 . / 时， 充填体在设计强度下稳定。在顶板进行支护的情况下， 设计矿房宽度 . / 比 较合理。充填体宽度 /， 设计强度 0 12 能保证安全回采。 （“） 采矿试验证明， 采用数值分析方法确定的采场参数、 回采顺序是合理的。 参考文献 ［］ 于学馥， 等 地下工程围岩稳定性分析 ［］ 北京 煤炭工业出版社， ’0“ ［］ 鲍莱茨基， 等 矿山岩体力学 ［］ 于振海等译 北京 煤炭工业出版社， ’0 .矿冶 万方数据