影响采空区稳定性因素分析

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1、影响采空区稳定性因素分析：洛钼集团矿山公司所开采的三道庄钨钼矿床是一个特大型的钨钼矿，90年代前，由于进行大规模的地下开采，形成了大量的地下采空区，优其是东南部较大空区，从去年发生一次小规模的塌落以来，一直未能进行正常的开采。穿孔设备无法进行正常的作业，严重影响了生产的正常进行。所以对采空区稳定性因素进行深入分析以入其空间位置的探测和力学性质等的研究就优为重要。　　关键词：露天开采；采空区；岩石稳定性；应力分析　　Abstract:Theperforationdevicecannotbeanormaljob,ser

2、iouslyaffectingthenormalproduction.Goafstabilityfactorsin-depthanalysisintothespatiallocationofthedetectionandmechanicalpropertiesoftheresearchongiftedportant.Keyining;goaf;rockstability;stressanalysis　　：TD851：A：2095-2104（2012）05-0020-02　　　　1.引言　　三道庄钨钼矿区是地下采矿转

3、露采的典型矿山，上世纪80年代初至90年代末，由于地下无序开采，滥采滥挖，把我一个完整的三道庄钼矿区挖得是千疮百孔。井下采场开挖后，其周围岩体应力发生变化，应力将重新分布，在采场的各个方向将发生不同程度的位移状况和屈服状况，给后来的露天采矿带来许多安全隐患。在开采过程中安全有效的采空区处理是必须超前进行的。　　2.井下采空区围岩应力、位移及屈服状态的一般规律如下：　　2.1.采空区顶、底板及帮壁为拉应力集中部位，采空区帮壁与顶底板的交接处（采空区上下边角处）为压应力和剪应力集中部位。最大拉应力出现于采空区顶板中央处

4、，最大压应力和最大剪应力出现于采空区边角处。顶板拉应力的存在是导致采空区失稳的重要原因。　　2.2.井下采场开挖后，位移指向采空区，即顶板下沉，底板上移；最大位移值出现于采场顶板中央处。　　2.3.采空区帮壁与顶底板的交接处为岩体屈服部位，岩体屈服程度随采空区大小和顶板岩层厚度变化而不同。　　3.影响采空区稳定性的主要因素有采空区长度、宽度、高度、顶板岩层厚度、台阶自由面、外载荷及岩体自身条件等，下面对其影响程度分别进行分析。　　3.1.岩体自身条件对空区稳定性的影响　　岩体自身条件对采空区稳定性的影响最为直接。当

5、岩性或者岩体质量发生变化时，对采空区稳定性的影响很大。三道庄露天采场有三种主要岩性，即透辉石斜长石角岩、矽卡岩和石英角岩，三者的力学强度不一，但其单轴抗拉强度都比较高，达到190Mpa以上，属于极稳固岩体。　　然而对于岩体质量好坏，断层、构造带及结构对岩体质量的影响非常大，有破碎带处空区极易产生自然塌方。因此，有破碎带穿过的高危空区应重点防范。　　3.2.采空区长度对空区稳定性的影响　　根据采空区顶板拉应力受力分析，随着采空区长度尺寸的增大，空区顶板内最大拉应力、最大压应力和最大剪应力均呈逐渐增大趋势；当空区长度达

6、到空区宽度3倍之后，应力增加不明显，当空区长度达到空区宽度4倍之后，最大应力几乎不再变化。然而，空区长度的增加使得空区上下盘围岩帮壁的暴露面积加大，因此，采场长度的增加势必增加空区两帮片帮垮塌的可能。　　3.3.采空区跨度对空区稳定性的影响　　井下采场开挖后，位移指向采空区，即顶板下沉，底板上移，最大位移值出现于采场顶板中央处。采空区顶、底板及帮壁为拉应力集中部位，采空区帮壁与顶底板的交接处（采空区上下边角处）为压应力和剪应力集中部位。最大拉应力出现于采空区顶板中央处，最大压应力和最大剪应力出现于采空区边角处，顶板

7、拉应力的存在是导致采空区失稳的重要原因。随着采空区跨度尺寸的增大，空区顶板内最大拉应力和最大剪应力呈逐渐增大趋势。　　3.4.采空区高度对空区稳定性的影响　　根据采空区顶板受力分析，随着采空区高度尺寸的增大，空区顶板内最大拉应力呈相对减小趋势，但减小值甚微，最大压应力和最大剪应力的变化规律不明显。根据空区受力分析，虽然空区高度对采场顶板拉应力影响较小，然空区高度增加使得空区上下盘围岩帮壁的暴露面积加大，增加空区两帮片帮垮塌的可能；同时高度增加使得空区体积加大，大大增加了空区的危害程度。　　3.5.顶板岩层厚度对空区

8、稳定性的影响　　根据普氏地压理论，在巷道或采空区形成后，其顶板将形成抛物线形的压力拱带。对于坚硬岩体，顶部承受垂直压力，侧帮不受压，形成自然拱；对于较松软岩体，顶部及侧帮有受压现象，形成压力拱；对于松散性岩层，采空区侧壁崩落后的滑动面与水平交角等于松散岩石的内摩擦角，形成破裂拱。三道庄露天采场岩体坚硬，空区顶板往往形成自然平衡拱。由于普氏压力拱理论的基本前提