基于离散元数值模拟采空区顶板崩落矿岩冲击效应研究.pdf

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1、第3卷第5期矿产勘查Vol_3No．52012年9月MINERALEXPLORATIONSeptember，2012基于离散元数值模拟采空区顶板崩落矿岩冲击效应研究潘东(福建省安全生产科学研究院，福州350003)摘要文章以露天采区和地下采空区相互错杂的复杂矿区为工程背景，提出崩落采空区顶板充填采空区以提高露天开采环境安全性的工程方法。运用离散元数值分析程序模拟采空区顶板崩落矿岩对悬空底板的冲击作用，试图探寻解决在岩体结构改造工程过程中的技术难题。通过数值模拟分析，文章提出了分层崩落矿岩、大崩落宽度和逐次增加矿岩崩落厚度

2、的顶板崩落工程方法。关键词复杂矿区顶板崩落冲击应力缓冲层PFC中图分类号：P628．3；TD856．11文献标识码：A文章编号：1674—7801(2012)05—0727—04随着矿产资源的日益匮乏，开采条件Et趋复杂，根据工程测量地下采空区顶板距露天开采终了平台先前未具备开采价值的矿体也开始进行回收开采，增厚度多不超过10m，严重影响了露天安全开采条件。加资源的有效利用。由于前期开采规划不够合理，许在保证露天开采安全条件下，竭尽所能提高矿多矿山开采初期未进行开采利用综合设计，导致矿区石的回收率，本文提出了矿区岩体结构

3、改造设想，即后期开采条件复杂化，特别表现为岩体结构的复杂性利用爆破崩落采空区顶板使之充填地下空区。然而和采空区的无序性。结合福建省某金属矿复杂该岩体结构工程改造又将面临又一技术难题，主要矿区为工程实际，该矿区在原有地下开采基础上对开是采空区顶板的崩落对下一个中段顶底板冲击压力采表层品位较低的矿石进行回收式露天开采，然而在的影响，本文就该技术难题运用数值模拟方法进行后期露天开采过程中将面临存在地下采空区的危险论证研究。开采条件。本文从崩落顶板矿岩充填采空区思路出2数值模拟方案发，运用离散元数值模拟方法对崩落矿岩冲击效应进行

4、研究，并试图提出合理的工程改造方法。崩落的顶板矿岩在爆破抛掷和自身重力作用下会以较高的速度冲击下部中段的顶底板结构，研究1工程概况底柱在此冲击荷载作用下的损伤及失稳破坏情况需该金属矿体位于东矿段主矿体的上部，矿体埋运用动力学动态数值分析程序进行模拟。PFC(par-藏浅，地表有露头，该矿区自20世纪90年代起开始ticleflowcode)是基于离散单元法的一种理论算法，对主矿体进行地下开采，主要采用平硐和斜坡道联用刚性圆形颗粒集合体来表示被研究对象，该颗粒合开拓，采场布置两个中段，矿用汽车运输，采矿方集合体的宏观力学特

5、性与本工程被离散矿岩实体的法为房柱法，浅孔凿岩爆破，并施工了数个老硐，采力学特性相一致，因此选用PFC程序对崩落顶板冲空区错综复杂。矿体顶、底板围岩均为夕卡岩、夕卡击底柱进行数值模拟试验。岩化硅质灰岩，但多已风化、破碎，力学强度低，岩体2．1参数选择结构不稳定。前期地下采空区位于现阶段露天开采范围内，且依据该矿区工程实际，岩石主要以夕卡岩化硅[收稿日期]2012—03—23[作者简介]潘东，男，1986年生，硕士，助理工程师，现主要从事非煤矿山及尾矿库的岩体及人工岩体稳定分析技术及研究工作。727