地下采场稳定性数值模拟研究及结构参数优化.pdf

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1、第64卷第4期有色金属(矿山部分)2O12年7月doi：l0．3969／J．issn．1671—4172．2012．04．006地下采场稳定性数值模拟研究及结构参数优化董凯程，曹辉，解联库(北京矿冶研究总院，北京100160)摘要：采场回采顺序及结构参数对提高采场回采安全性，降低回采损失、贫化率，提高回采效率有重要意义。利用FLAC数值分析软件，对不同结构参数采场稳定性进行数值模拟分析。通过对矿柱及围岩的应力、应变及破坏特征进行分析，得出不同采场结构参数条件下采场的应力、应变及破坏特征变化规律，最终确定合理的回采顺序及采场结构参数，提高采场回采安全性及回采效

2、率。关键词：结构参数；塑性区；数值模拟；采场稳定性中图分类号：TD325．1文献标识码：A文章编号：1671—4172(2O12)04—0019O4Numericalsimulationofundergroundstopestabilityandstructura1parametersoptimizationDONGKaicheng，CAOHUi。XIELianku(BeijingGeneralResearchInstituteofMining8LMetallurgy，Beijing100160，China)Abstract：Stopeminingseque

3、ncesandstructuralparametersareimportanttoimproveminingsafety，reducemininglossesanddilutionrate，andincreasetheextractionefficiency．StopestabilitieswithdifferentstructuralparametersareanalyzedbythenumericalanalysissoftwareFLAC．Byanalyzingthestress．strainandfailurecharacteristicsofthe

4、rockpillarsandwallrocks，thestress，strainandfailurecharacteristicswithdifferentstructuralparametersaresummarized．Reasonablestopeminingsequencesandstructureparametersaredrawn，andthestopeminingsafetyandminingefficiencyarealsoimproved．Keywords：structuralparameters；plasticzone；numerical

5、simulation；stopestability顶板冒落、矿柱破坏是采矿过程中的重要岩石主要矿岩及充填体物理力学参数，如表1所示。力学问题。采场结构参数不仅影响采矿安全，与采表1主要岩体力学参数场作业效率也密切相关_】]。目前采场结构参数的Table1Mechanicsparametersofrockmass确定主要有3种方法：经验类比法、解析计算法、数值分析法]。本文采用三维有限差分软件FLAC∞对不同结构参数采场的稳定性进行数值模拟分析，最终确定合理的采场结构参数。1工程地质概况矿层走向长约3112in，平均品位25．34，厂系数6～10。矿体属中等稳

6、固，厚度34m。矿层直接顶板为含磷硅质团块白云岩，直接底板为含磷白2模型的建立云岩，-厂系数为11～13，稳固性较好。矿体倾角85。左右，采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法进综合考虑矿体及围岩分布特点以及岩层移动角行回采。通过现场取样与室内岩石力学试验，得到等因素，最后确定三维模型的尺寸为120in×500in×16Om。三种矿块尺寸分别建立三个独立模型进作者简介：董凯程(1985一)，男，硕士，助理工程师，采矿工程专业，主行计算]，模型划分节点数及网格数如表2所示。要从事金属矿山采矿工艺与岩石力学方面的研究。模型四周及底面为位移边界条件，约束法向位2o有

7、色金属(矿山部分)第64卷移，顶面为竖向应力边界条件，由上覆岩土体自重换及网格划分如图l所示。算得出，模型内部矿房及矿柱分布情况和计算模型(a)计算模型简图及其尺寸(b)模型网格划分图图1计算模型及其网格图Fig．1Computationmodelanditsmeshinggrids表2模型节点数及网格数空面积不断增大，初始应力平衡体系被破坏，围岩在Table2Nodenumberandgridnumberofthemodel其内部不平衡的应力作用下必然通过一定的方式寻求新的平衡，岩体变形过程使得围岩积聚的应力不断释放、转移。空区岩壁应力释放主要通过岩体变形

8、，如果应力太大，岩壁位移量过大会引起顶板大面积垮落，