基于BM和IBM的地下空区顶板安全厚度确定

针对似层矿开采的特点,以卡房分矿I-9采空区为工程实例,将地下空区顶板视为梁模型、改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明：顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对项板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,对比梁模型计算的结果,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。     

缓倾斜矿体开采地表沉降模拟

为最大限度地开采地下矿体并保护地表构筑物的安全,以基本空场法开采的某个缓倾斜多金属矿床为工程实际,运用FLAC3D建立三维模型,结合后处理软件TECPLOT进行地表沉降规律模拟研究,并根据模拟结果绘制地表沉降曲线图。研究结果表明：沉降等值线基本遵循塌沉形态分布;采空区上方地表下沉最大,同一方向上越远离中心下沉值越小。地表最大沉降位移为120.9 mm,地表村庄除杨家村最大沉降值为24 mm处于危险圈定范围内,其他地表构筑物均处于开采损害范围之外;模拟沉降计算结果为地下矿体开采和地表村庄构筑物影响研究提供一定的理论依据,具有重要的现实意义。     

基于改进梁模型的地下空区顶板安全厚度分析

针对天然水平应力程度对地下采空区的影响,以某地下矿山采空区为工程实例,将地下空区顶板视为改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明,顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对顶板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。     

沟谷路堤边坡设计与稳定性分析

路堤废石场边坡的稳定性直接关系到顶部运输平台车辆行驶的安全,因此其稳定性设计和分析至关重要。为了确保废石场后期的安全使用与边坡稳定,根据工程地质条件,采用有限差分程序FLAC2D和极限平衡Slide对该废石场设计的边坡结构在天然、地震、降雨3种工况条件、不同荷载作用下进行稳定性计算。计算结果表明:荷载Ⅰ作用边坡时,废石场边坡在3种不同工况下满足安全等级及规范要求;当荷载Ⅱ作用于边坡时,在天然和地震工况下,边坡安全系数满足安全等级及规范要求要求,在降雨工况时安全系数Fs明显降低,小于安全等级及规范要求1. 15。因此,建议在后期运输过程中允许TR100型号卡车1辆重车、1辆空车共同作业于边坡顶部,禁止2辆重车并排同时作用于边坡顶部平台,同时做好对该废石场边坡的变形监测。     

基于极射赤平投影和萨尔玛法确定露天矿边坡协同稳定的工程应用

以某一具体露天矿边坡工程实例为研究对象，在对矿山边坡现场调查及其工程地质认识基础上，开展了矿山边坡工程地质分区和优势节理结构面的确定，并采用定性与定量、局部与整体相结合的极射赤平投影和极限平衡分析方法对矿山开挖边坡安全稳定进行了分析评价。研究结果表明：露天矿局部台阶边坡受结构面控制发生滑动破坏的可能性小，仅是受开挖扰动等影响局部台阶可能出现垮塌现象，即台阶边坡内表现弱协同性，但边坡系统整体处于协同稳定范围内，符合矿山边坡适度变形、允许部分破坏的思想理念，对下一步矿山现场生产管理和施工等工作部署具有重要的指导意义。     

基于采矿环境再造的空区顶板-矿柱系统协同作用

为研究空区系统动态演化过程中的协同稳定规律,运用三维有限元3D-σ,以某具体工程实际为背景进行了空区顶板-矿柱系统协同作用研究,得出各模拟方案顶板-矿柱系统安全率、塑性区和应力场的分布;探索了空区系统协同处理模式力学响应;从协同理念出发,为保证后续矿体安全开采提出块石充填采矿环境再造技术进行矿体原有环境修复方案.有限元研究结果表明:协同发展具有条件性,当顶板跨度为15 m、20 m、30 m时对应协同矿柱结构尺寸为3 m、4.5 m和6 m,空区系统顶板为大理岩、玄武岩时极限暴露面积指标分别为1000 m2、1600 m2;以现有方式进行后续矿体开采,应力集中现象明显,顶板最大拉应力为3.496 MPa,低于围岩极限强度,安全率为0.924,低于临界状态;在块石充填环境改造后,最大拉应力降至1.655 MPa,安全率为1.229,应力场、安全率明显改善,能确保后续矿体开采期间系统协同稳定.