铜坑矿破碎矿柱锚注加固数值模拟研究.pdf

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1、第20卷第3期矿冶Vo1．20，No．32011年9月MINING＆METALLURGYSeptember2011文章编号：1005—7854(2011)03-0013—03铜坑矿破碎矿柱锚注加固数值模拟研究秦秀山陈何(北京矿冶研究总院，北京100070)摘要：为了验证铜坑矿破碎矿柱锚注加固的效果，采用FLAC。数值分析软件建立三维模型，对锚注加固的过程进行了数值模拟分析。研究结果表明，锚注加固后围岩塑性区范围及位移明显减小，锚注加固能显著提高矿柱的稳定性。关键词：锚注加固；三维数值模拟；稳定性分析中图分类号：TD322．4文献标识码：ADOI：1

2、0．3969／j．issn．1005-7854．2011．03．003NUMERICALSIMULATIONOFANCHORINGANDGROUTINGTOBROKENPILLARSINTONGKENGMINEQINXiu—shanCHENHe(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy，Beijing100070，China)ABSTRACT：Inordertoverifytheeffectofanchoringandgroutingreinforcementtobrokenpillars

3、inTongkengmine，thereinforcementprocessisanalyzedbynumericalsimulationwithFLAC如numericalanalysissoftware．Itwasshownthattheplasticregionanddisplacementofsurroundingrockobviouslydecreasedafteranchoringandgrouting．Pillarsstabilitycanbesignificantlyimprovedbythereinforcementofancho

4、ringandgrouting．KEYWORDS：anchoringandgroutingreinforcement；3Dnumericalsimulation；stabilityanalysis铜坑矿深部存在相当数量分布不规则的空区和有效改善开挖工程体周边岩体结构，提高其自承载剩余矿石资源。矿山遗留的大量空区和矿柱长期得能力。不到有效处理，造成矿山重大安全隐患和国家资源本文采用基于有限差分原理的FLAC如三维数的严重浪费⋯。值分析方法，对铜坑矿巷道锚注加固过程进行了数矿山原采空区在地压的影响下陆续有小规模的值模拟计算，旨在通过相关模拟分析，验证锚

5、注加固顶板垮落现象，部分区域垮落规模较大。为实现对的有效性。垮落空区内残矿的回收，需要在垮落区周围的残留1工程概况矿柱布置出矿巷道。然而地下采场深部应力较大，部分区域的矿柱破碎情况极为严重，出矿巷道无法研究试验点位于铜坑矿455水平垮落采空区旁正常施工。的矿柱。由于深部开采应力较大，试验区内矿柱破锚注加固将锚杆和注浆的支护作用有机结合在碎情况严重，无法正常掘进出矿巷道，如图1所示。一起，具有锚杆支护和注浆加固的双重作用，可为了增加围岩稳定性以掘进出矿巷道，需要对试验区内矿柱进行超前支护，试验采用锚注加固方收稿日期：2011—04—02法。基金项目：

6、“十一五”国家科技支撑计划重点项目(20~BAB32B02)子专题之一。作者简介：秦秀山，硕士，主要从事采矿方法和矿山岩石力学等2数值模拟计算方面的研究。2．1计算模型的建立矿冶【穹黯J一曩4950Cl＼k一、礅翠落边界，g瓷，守：。：。DSo1采。子场口。鞘r奎嚆守一守一一一一一：：伊学

7、现场尺寸建模，塑性流动过程中，随着变形保持一定的残余强度。宽4nl，高2．8m。注浆范围为巷道断面位置周围，因此，本次计算采用理想弹塑性本构模型——莫尔一厚度为3IXI。库仑屈服准则。在巷道周围，以距离掌子面2．2In的钻凿中心为基点，沿巷道断面布置一圈锚杆，锚杆长度均为6／，==0-1～一s}cL√(1)In，共16根。锚杆的具体布置如图2所示。式中：盯一最大主应力；一最小主应力；C一黏结力；一内摩擦角。当．>0时，材料将发生剪切破坏。在通常应力状态下，岩体的抗拉强度很低，因此可根据抗拉强度准则(0-≥，)来判断岩体是否产生拉破坏。(2)岩石力学

8、参数进行FLAC模拟计算时，参数选取合理与否至图2锚杆布置横断面图关重要，介质参数根据部分试验结果及工程经验类Fig．2S