普通房柱法采矿对矿柱稳定性分析

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1、普通房柱法采矿对矿柱稳定性分析PillarStabilityAnalysisinCommonRoom-and-pillarMiningMethod周勇ZHOUYong曰贺应来HEYing-lai(锡矿山闪星锦业有限责任公司，冷水江417500)(HsikwangShanTwinklingStarCo.，Ltd.，Lengshuijiang417500,China)摘要院木文通过对锡矿山闪星锑业有限责任公司南矿的开采历史、现状及地压岩移活动分析，对该矿普通房柱法釆矿矿柱稳定性进行了分析。Abstract:Throughanalysisofthehistory,current

2、situationandgroundpressurerockmovementactivitiesofsouthoreofHsikwangShanTwinklingStarCo.,Ltd.,thisarticleanalyzesthepillarstabilityincommonhome-and-pillarminingmethod.关键词院南矿；房柱法；地压；矿柱变形性；平均应力；临界尺寸；矿柱强度Keywords:southore；room-and-pillarmethod；groundpressure；pillardeformation；averagestress；c

3、riticaldimension；pillarstrength中图分笑号院TD851文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)18-0054-020引言对于锡矿山南矿来说，主要是对飞水岩矿床进行开采。自1897年开采飞水岩矿床以来，至今己117年，受各种因素的影响，解放前的开采方式为采富弃贫，乱采滥挖，造成大规模的空区，并且采完后没有进行任何的处理，因此频繁发生冒顶事故，矿工的生命财产安全受到严重威胁。解放以后，采用房柱采矿法对锡矿山进行开釆，使得采空区的面积逐渐增大，甚至许多采空区连成一体，引发急剧地压活动，大面积的地压活动先后层发生过三次，严重影响正常生产

4、;因此怎样合理确定矿房与矿柱的尺寸和方式也是保证矿山安全生产的关键。1房柱法矿柱稳定性分析受矿体开采的影响，将会导致应力重新分布、增加矿柱荷载，如图1所示。与原岩强度相比，如果矿柱应力状态较高，当矿柱发牛.破裂时，矿柱峰值承载能力成为采矿关注的重点。需要指出，在外载荷达极限值时，矿柱可能岀现破裂，其全部的承载能力不会立即丧失，艽发展结果奋：淤破坏不再发展，矿柱继续保持稳定：随其下沉变形，如果顶板载荷迅速降低，那么矿柱依然可以借助残余强度支承地压。于矿柱的破坏继续发展直至丧失稳定：随顶板的下沉，如果顶板载荷变化很小，那么顶板残余强度不足以支承地压，故矿柱•一旦屈服或破裂，必

5、然一直发展至完全坍塌为止。2影响矿柱稳定性因素淤矿柱受载大小。于矿柱宽高比：宽高比大的矿柱稳定性好。盂矿房尺、?与矿柱尺、？。榆构造因素：对空场及矿柱中的结构面调查分析。虞矿柱自身的强度。3计算矿柱稳定性方法研究矿柱的力学性能，正确进行矿柱设计，需解决作用于矿柱上的荷载、矿柱中的应力分布和矿柱自身强度等问题。3.1矿柱的平均应力岩柱的底面积S即是按岩柱分摊的开采面积与矿柱自身面积之和，由此计算矿柱的平均应力。如图3所示，矿柱平均应力为：滓p=pz(l+wo/wp)2=rz(l+wo/wp)2式中：r—岩石容重；z—埋藏深度；wo，wp—分别为矿房和矿柱的宽度。图4列出了两

6、种不同的矿柱布置方式中平均应力的计算公式。在所有情况下，滓p值均用一个单独矿柱上岩柱的重量与该矿柱的平面图面积之比来表示。3.2矿柱强度淤Bunting公式(1911年)。煤岩的单轴抗压强度是早期岩石力学研究首先探讨的问题之一。Bunting最早提出了计算煤柱强度的经验公式:SP=SL[0.7+0.3(Wp/h)]，式中:Sp一矿柱的强度，MPa；SL一矿岩强度参数，MPa；Wp一矿柱的宽度，m;h—矿柱的高度，m。于Bieniawski公式(1968年)。Bieniawsk(i1968年，1975年)与VanHeerden(1975年)通过对南非Witbank煤柱宽高比

7、为0.5耀34的66个煤柱试件的大规模原位测试求出的煤柱强度计算公式如下：SP=SL·[0.64+0.36(Wp/h)],上式中用了“临界尺寸(Criticalsize)”的概念，即：当试块的尺寸超过“临界尺、r’以后，试块的强度将不再随尺寸的增加而减小。盂1981年，Bieniawski再次推荐的煤柱强度设计公式为：SP=SL·[0.64+0.36(Wp/h)]琢。式中：琢一常数；进行的试验研究表明：当煤柱的宽高比大于5吋，琢=1.4;而当煤柱的宽高比小于5吋，琢=1.0。3.3矿柱安全系数的选取