基于改进梁模型的地下空区顶板安全厚度分析.pdf

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1、第23卷第1期矿冶Vol_23．No．12014年2月MINING＆METALLURGYFebruary2Ol4文章编号：1005·7854(2014)01—0021-05基于改进梁模型的地下空区顶板安全厚度分析周晓超侯克鹏(昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093)摘要：针对天然水平应力程度对地下采空区的影响，以某地下矿山采空区为工程实例，将地下空区顶板视为改进梁模型，结合岩梁、结构力学和材料力学理论，以顶板岩层抗拉强度为控制条件，推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明，顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大，近乎呈线性关

2、系。低水平应力时随空区跨度增加对顶板厚度整体影响都较小；当采空区跨度较小时，不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计；当空区跨度达到一定程度时，随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。关键词：顶板安全厚度；空区跨度；改进梁模型；水平应力中图分类号：TD322．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005．7854．2014．O1．006ANALYSISOFROOFSAFETYTHICKNESSOFTHEUNDERGR0UNDG0AFBASED0NIMPR0VEDBEAMM0DELZHOUXiao—c

3、haoHOUKe-peng(FacultyofLandResourceEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China)ABSTRACT：Regardingtheimplicationsofnaturalhorizontalstressleveltothemined-outregions，anunder—groundgoafistakenasanengineeringinstance．Theroofofundergroundvacantareawa

4、sregardedasanimprovedbeammodel，combinedwithrockbeamtheory，structuralmechanicsandmaterialmechanicstheory，thedetermi—nationoftheroofsafetythicknessinvariousgoafspanwasderivedbytakingthetensilestrengthofroofasthecon—straincondition．Theresultsindicatethattheheightofroofincreas

5、eswiththeincreaseofthegoafspanandtherela—tionshipisapproximatelylinear．Thelowhorizontalstresshaslesseffectuponthethicknessofroofasthespanin—creases．Whenthespanofvacantareaissmall，differenthorizontalstressdegreehaslittleimpactonthethicknessofroo~Inacertainextentgoafspan，the

6、increasingmagnitudeoftheroofsafetythicknesscalculatedwiththeim—provedbeammodelgrowswiththeincreaseofthespan．KEYWORDS：safetythicknessofroof；goafspan；improvedbeammodel；horizontalstress顶板作为采空区相对薄弱和主要支撑的构件，体而言，顶板的失稳冒落会产生对下部I一94矿体顶考虑顶板稳定性以抗拉强度为控制条件，当顶板的板的冲击，同时也会影响上部相邻I-9—2矿体底板的

7、承载能力超出其抗拉强度时，顶板岩层即发生弯曲稳定性。顶板的最小安全厚度将直接关系到损失贫变形，随着顶板不断下沉导致采空区顶板失稳。针化率和安全问题，因此如何在特定条件下合理确定对本次研究的目前某矿山主要进行开采的I-9．3矿地下空区顶板安全厚度，对于地下矿山安全开采具有重要的理论意义和指导价值。收稿日期：2012—11-26现有的地下采空区顶板安全厚度确定方法国内作者简介：周晓超，在读硕士生，主要从事地下工程岩石力学方外主要有半定量分析方法、模型预测方法和数值分向研究。矿冶析方法等⋯。模型预测方法通过建立各种模型反映影响采空区顶板安全厚度的

8、综合因素，但该方法需大量的现场试验和监测数据作多元统计分析。由于采矿工程复杂性，建立的预测模型只适用单一条件，不能很好地推广到相应的其他地下空区顶板厚度确定。数值分析方法可模拟复