破碎围岩矿体开采过程稳定性数值分析.pdf

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1、·94·I-J材2011年第4期2011年8月SichuanBuildingMaterials第37卷总第162期破碎围岩矿体开采过程稳定性数值分析朱鹏飞，左静(1．武警黄金第五支队，陕西西安710100；2．中国近代化学研究所11部，陕西西安710065)摘要：矿山开采时，不同的施工工艺会形成不同程采空区开挖属于长细结构物，即采空区的横断面相对度的采空区和崩落空区，可能引起地表开裂和下沉，导致于纵向的长度来说很小，可以假定在围岩荷载作用下，在地面建筑物陷落、倒塌及矿区地震等严重地质灾害。分别其纵向没有位移，只有横向发生位移，因此采空

2、区的力学对岷县寨上金矿采场采用充填采矿法和空场采矿法，借助分析可以采用弹性理论中的平面应变模型进行模拟J。围ANSYS有限元计算软件进行数值模拟，确定最佳的施工方岩、开挖矿体以及填充材料采用4节点平面单元案。计算结果表明：充填采矿法可以有效减少采场地压，(PLANFA2)加以模拟。强度准则采用德鲁克—普拉格支撑围岩，减缓栗后空区围岩的移动和破坏。(Drucker—Prager)准则。围岩及矿体和填充材料的力学参关键词：数值模拟；围岩稳定性；充填采矿法；空场数如表1所示。采矿法表1物理力学指标中图分类号：TD852文献标识码：A名称容重

3、弹性模量泊松比摩擦角凝聚力文章编号：1672—4011(2011)04—0094—02~(kN／m。)E(MPa)(。)C(MPa)围岩22820oO．323846NumeralAnalysisonTheComparisonandChoice矿体2598ooO．25393lofExcavationSchemesfortheZhaiSb~mgGoldMine填充材料208o0O．430O．4ZHUPengfei，ZUOJing3挖过程模拟实现Abstract：Theefectsoftlledifierentconstructionmet

4、hods采场的开挖和支护过程利用程序提供的单元进行“生astudiedwithnumericalanalysisonthestopestabilityinthe死”处理的功能模拟。所谓单元的“死”，并不是将其从模型ZhaiShanggoldmine．111econsideredfactorsincluding：the中删除，而是将该单元的刚度矩阵乘以一个很小的因子m0r℃idealmodulusofthefillingmateria1．Onthebasisofthe(estif)，因子的默认值为10e一，也可以赋予其他数值。死resu

5、ltsobtainedfromnumericalsimulation．drawaconclusion单元的单元载荷将设为0，从而不对荷载向量生效(但仍在thatthecutandfillingmethodcancontrolstabilityofstopeand单元荷载列表中出现)同样，“死”单元的质量、阻尼、比热hadagoodperformancetopreventrockdamage．和其他类似参数也设置为零。“死”单元的质量和能量将不Keywords：Numericalanalysis；stopestability；optim

6、a—包括在模型求解结果中。一旦单元被杀死，单元应变也就zafion设为零；单元的“生”并不是将单元加到模型中去，而是在计算过程中将杀死的单元在适当的载荷步中重新激活，并l引言按照单元当前所代表的材料类型重新设定单元的刚度、质我国是采矿大国，采用空场法、留矿法、崩落法开采量、载荷等数值。的地下矿山往往会在地下形成巨大的采空区和崩落空区。随着空区数量和空区体积的增加，就可能导致采场、巷道的顶部发生大量的岩石冒落和岩层错动，而且可能引起地表开裂和下沉，导致地面建筑物陷落、倒塌及矿区地震等严重地质灾害，影响矿山安全和矿山生产。为此，对存在采空

7、区的矿山必须进行采空区处理前的安全论证和采空区处理后的验收评价，采空区的稳定性分析论证是其中重要的工作之一。岷县寨上金矿区位于岷县县城北东5O。方位，直距2Okm，矿区到县城有简易公路和国道相通，距岷(县)一礼(县)公路9km，距212国道约15km，距宝兰铁路线陇西站140km。矿体主要由破碎蚀变炭质板岩和蚀变砂岩、粉图1计算模型砂质板岩、泥质板岩组成，较破碎，矿体围岩较完整坚硬，稳定性良好，因此，对矿床开采影响不大。由于原岩机械4数值分析结果物理性能不同，在构造活动和蚀变矿化作用下，稳固性也数值计算结果表明，采用充填采矿法施工时，

8、可以有有明显差异。本文结合有限元计算软件对岷县寨上金矿的效地控制地面沉降及围岩变形；尤其是对控制底部隆起有施工方案进行了比选，分析采用充填采矿法⋯和空场采矿着明显的效果。从图中可以看出，采用充填采矿法时，地法时不同的施工