某露天矿含隐伏空区作业平台的安全厚度研究

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1、某露天矿含隐伏空区作业平台的安全厚度研究第一章绪论1.1研究背景与意义由于露天开采适应于大规模开采，且具有较好的的安全性[1]，在开采浅埋矿体时选择露天开采方案的越来越多。现有的先期采用地下开采的矿山，在开挖到浅地表矿体时也开始采用露天开采的采矿方法；从地下转露天开采后，由于前期的采矿工作是在地下进行的，尤其还是开采多年后，会在露天采场作作平台的下部形成采空区，这就为露天开采工作的安全性带来的很严重的挑战。比如有些先期实行地采的矿山，只从短期经济利益考虑，无长远的采掘规划和空去充填计划，在地下形成大面积

2、的采空区。尤其是对于经营多年，且更换过多个企业法人的矿山，使得矿业生产秩序更加混乱，形成的采空区大小不一，数目众多，而且难以探测[2]。这种经历了多种体制，开采形式反复，生产能力起伏波动不断的矿区，存在着重大的安全隐患[3]，对露天矿安全生产造成极坏的影响。随着国家法律法规的不断修订及完善，安全生产已成为工作中首要先决条件。国家出台的相关法律法规也安全生产提供强制性的法律规定[4]。荆门市东宝区子陵镇石膏矿采空区发生塌陷，如图1.1，自2008年以来，石膏矿累计共发生的地质灾害有，地面塌陷16次和地裂缝

3、1个。塌陷面积累计达113,458平方米，地裂缝最大长度达到50米。成为威胁矿区周边居民的生命和财产安全的巨大隐患。2013年06月23日随州市随县金泰矿业有限公司有一处采空区发生崩落事故，如图1.2，空区地表的4间废弃的土坯房落入深约60米的陷坑中，正在屋内的6名工人被埋60米深的地下。1.2普氏理论评述普氏理论是建立在两个假设的基础上：一是假设硐室围岩是松散体，无内聚力；二是假设硐室上方的围岩能够形成稳定的自然拱。正是基于这两种假设，才能大为简化围岩压力的计算。但是，普氏拱理论依然存在以下的不足[8

4、]：(a)普氏理论认为岩体是松散体结构，但是绝大多数岩体的自然属性并不是这样。只有存在于某些断裂破碎带或强风化带中的岩体才能勉强满足这种假设条件；(b)在普氏理论中，采用了岩体坚固性系数f的思想。f为正应力（σ）的函数，并不是岩体的特性参数，而且也没办法以实验来确定f值；(c)根据普氏理论，硐室围岩压力在顶部中央的值是最大，但是许多工程的实际压力分布情况不是这样的，其最大的顶压往往会偏离拱顶中央，这种力学现象是普氏理论难以解释的；(d)在普氏理论中，认为硐室围岩压力只与其跨度大小有关，而与硐

5、室断面的形式、上覆岩体厚度，以及施工方法等均无关系，这些均与工程事实不完全相符合。以上种种问题的出现都是由于普氏理论提出的假设条件与工程实践不符合而造成的。所以，在使用普氏拱理论时必须要求计算对象与公式中的假设条件相符合，围岩是否可以看作是没有内聚力的松散体、硐室顶部围岩能否形成压力拱、围岩应力是否出现明显偏压现象以及岩体的坚固系数f的选择是否符合要求等。假如工程实际情况与普氏理论中基于的各项假设条件相吻合，则可以得到较为正确的计算结果。普氏拱理论的基本前提条件是要求硐室上部的围岩可以自然形地成压力拱，

6、这就要求硐室上部的围岩具有一定的稳定性及足够的厚度，可以承受岩体的自重力应力及作用于其上的其他外荷载的作用力。因此，能否形成压力拱，是能够使用普氏理论进行围岩压力计算的关键。.第二章矿床地质与矿床开采条件概述2.1矿区概况矿区位于江西省分宜县城西南35km，隶属于分宜县大岗山乡管辖，矿区中心地理座标为东经114°35′00″，北纬27°36′00″。2000年6月19日上级矿产行政主管部门颁发矿区的采矿许可证矿区面积为0.2354平方千米，

7、共由5个拐点圈定，矿区范围拐点坐标见表2.1所示。矿山位于武功山地区中部，处于大岗山的东侧，属于中低山区，东面松山一带为低山丘陵区。区内最高海拔为542m，河床标高为190m，地势比高为352m，V形沟谷比较发育，是构造侵蚀地形。本区主干水系为同江河，发源于大岗山、胡仙洞等地，自西而东流入赣江，1968年12月于枫溪所测流量0.330m3/s。同江河的支流桐岭河，由北西向东南流经矿区，全长约9.5千米，于同江口汇入同江河，全年流量变化大。矿区内所测最大流量40.1100m3/s，最小流量0.0484m3

8、/s，全年平均流量1.1750m3/s，最高洪水位高出河床2~3米。主要霜冻期在12月至次年1月，年平均无霜期270天。年平均降雨量为1575毫米，最大年降雨量为2134毫米。4~6月为雨季，雨季平均总降水量702毫米，平均总降水天数55天，雨季中大到暴雨天数平均10天。本区年平均气压1004毫巴，年平均相对湿度81%，全年总蒸发量1539毫米。2.2矿区地质本区位于华南加里东褶皱带，袁水凹陷与沪水凹陷之间的武功山隆起区，由元古代变质岩系组