三维有限元在地下采矿设计中的应用

采用三维有限元方法模拟大团山矿床主矿体的整个回采过程，对永久保安矿柱和采空区顶顶围岩的稳定性等进行了预测，提出了合理的矿柱宽度和改善顶板采空区顶板稳定性的加固措施，加因回采设计方案的确定提供了比较可靠的科学依据。     

三山岛金矿控矿断层F1的力学性质及补强措施

作者以正在开采中的三山岛金矿采场为研究对象，分析矿区开采过程中的岩体结构特征及重力方向矿柱、护顶矿柱与控矿断层F1断层泥及其上覆岩体之间的关系和力学机制。通过试验研究了断层泥的物质成分和力学性质，总结了力学特性与断层泥厚度及含水量之间的关系。在此基础上提出锚固大于中倾角的结构面，提高结构面的抗滑阻力；增加含有高、陡倾角结构面矿柱的刚度等对矿柱的补强措施。对护顶矿柱提出预先锚固；分阶段开采的补强方法。在裂隙密集带设置排水设施，改善断层泥的赋存条件，提高它的力学性能。     

三山岛金矿矿柱的稳定分析

本文基于三山岛金矿工程地质条件，针对设计所提出的采场和矿柱的尺寸，提出了分析矿柱稳定性的一种新的方法，并应用该方法分析了矿柱的稳定性；同时，提出了提高矿柱承载能力的一种有效途径。另外，还详细讨论了矿柱顶点的深度与长度之间存在的关系。     

砂岩单轴压缩试验P波速度层析成像及声发射特性研究

深部矿井开采极易诱发矿柱型岩爆,矿柱型岩爆严重威胁着矿山的安全高效开采,为探究矿柱型岩爆破坏机制和前兆信息,选用自贡红砂岩进行单轴压缩试验,并采用主动超声和被动声发射对破裂过程进行监测,联合主动超声与被动声发射监测数据对波速进行层析成像反演,分析试样破裂过程中波速演化规律。研究结果表明：砂岩试样在加载过程中速度模型呈现高度非均质性,在加载过程中会出现低速区,且声发射事件集中出现在低速区内部;P波速度离散度可反映全局波速变化特征,在峰值附近变化剧烈,随荷载增加P波速度离散度持续增大;声发射事件在峰前、峰后定位结果相差较大,峰前阶段声发射事件随机分布,峰后阶段声发射事件定位结果集中。此外,研究发现选用均质速度模型进行声发射事件定位会增大定位误差,试样最终失稳前b值的降低表明试样大尺度裂纹活动加剧,导致岩石非均质性增大,也间接证明了采用非均质速度模型进行声发射震源定位的必要性。该研究结果可用于现场矿柱稳定性监测,定期反演获得矿柱波速变化为矿柱型岩爆提供先兆预警信息。     

矿柱稳定性影响因素敏感性分析及其应用研究

为研究矿柱稳定性影响因素的敏感程度,以招金大尹格庄金矿为研究背景,从矿柱载荷、强度、失稳形式及影响因素确定四方面推导出两种矿柱形式的安全系数计算公式,设计采用6因素5水平正交试验对矿柱稳定性影响因素敏感性进行分析,并研究主要影响因素与矿柱安全系数之间的函数关系。研究表明,矿柱宽度、矿体开采深度和矿房宽度3个主要因素对矿柱稳定性影响程度是最为剧烈的;矿柱安全系数随着矿柱宽度地增加呈指数形式递增且递增速率不断加大,随矿体开采深度地增加呈幂函数形式递减且递减速率逐渐变缓,随矿房宽度地增加呈负指数形式递减且降低速率逐渐变慢。利用DPS和Matlab建立的矿柱安全系数回归方程得出保证安全生产的合理矿柱尺寸,矿房宽度应不超过8 m,布置条形矿柱宽度应不小于3.6 m,布置方形矿柱宽度应不小于5.9 m。结合采场矿柱布置实际,应用效果较为理想,可为下中段矿体回采矿块布置提供较好的依据。     

基于加卸载响应比理论的矿柱动力稳定性分析

利用有限差分程序FLAC建立连续和并排的两类非均质矿柱模型,对矿柱在动力载荷循环作用下的破坏过程进行全时程动力分析。将加卸载响应比(LURR)理论引入矿柱动力稳定性分析中,以施加的动力载荷对矿柱作用的周期性变化作为加载量,以矿柱特征点的位移变化和破坏单元的弹性应变能的演化规律作为响应参数,建立矿柱的加卸载响应比模型,确定矿柱在动力载荷作用期间的加卸载响应比时间序列。计算结果表明,矿柱整体上处于稳定状态和趋于失稳时,其加卸载响应比Y值表现出不同的特征,通过对Y值的分析对矿柱的稳定状态进行评价,预测是否临近峰值承载能力,表明在矿柱动力破裂过程数值模拟分析中引入加卸载响应比是矿柱破坏力学行为研究的一种方便而有效的方法。     

邵东县城石膏矿老采空区地面变形原因及防治对策

本文从邵东县城石膏矿老采空区地面变形的情况入手，对地面变形的原因进行了分析，并对变形趋势进行了预测，在此基础上从行政和技术角度提出了防治对策。     

屈服矿柱渐进破坏及应力分布数值模拟

采用拉格朗日元法,在矿柱端面上不存在水平方向摩擦力条件下,模拟了屈服矿柱的剪切带图案、渐进破坏特征、水平应力及垂直应力分布及演变。在弹性阶段,煤的本构关系为线弹性。峰值强度后煤的本构模型取为莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。数值计算结果表明,矿柱具有渐进破坏特征。破坏首先以剪切带的形式发生在矿柱的4个角上。然后,矿柱两帮的剪切带逐渐向矿柱内部发展,形成两套剪切带网络,直到两套网络重叠,并进一步演化。倾斜的剪切带多次穿透矿柱。当矿柱处于峰值强度后,矿柱水平及垂直应力分布曲面已经变得凹凸不平。凹陷、凸起区分别对应剪切带中心及边缘。矿柱中部的水平应力较边缘大。因此,其边缘的强度较中心低。严格地讲,水平及垂直应力的分布不是单调的,呈现锯齿型。其原因是矿柱发生了条带状局部破坏。矿柱承载能力的不均匀性由矿柱水平应力的不均匀性所决定。     

潘二矿下向卸压开采高应力演化特征试验研究

为研究深部近距离煤层群下向卸压开采高应力演化的特征,根据潘二煤矿深部近距离煤层群8煤和6煤地质与开采技术条件,设计了下向卸压开采的二维相似材料模拟试验模型,对8煤和6煤开采引起的采动应力进行监测。系统分析了8煤下向开采与6煤开采后的采场围岩采动应力、岩层运移及不规则煤柱对采动应力演化的影响,获得了近距离煤层群8煤下向卸压开采的顶底板采动高应力演化特征及6煤回采期间覆岩运移、采动应力裂隙演化和来压特征,得出了下向卸压开采不规则煤柱对采动应力、裂隙分布的影响规律。研究不仅为以采动高应力演化为主导作用的煤岩动力灾害防治提供了理论基础,也为卸压开采采场参数设计与优化提供了技术支撑。