三汇磨子岩危岩形成过程数值模拟研究.docx

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1、三汇磨子岩危岩形成过程数值模拟研究本论文选取合川三汇磨子岩危岩为研究对象,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析采矿活动下危岩的形成破坏机理,为有效防治矿山类危岩灾害提供可靠的科学依据。总结本文的研究成果,可以得出以下几个主要结论:(1)根据文献资料收集及现场调查分析,危岩区地处新华夏构造体系川东褶皱带华蓥山复式背斜的次级褶皱龙家湾背斜的东翼,属倒转褶皱,陡崖顶部裂隙发育。且磨子岩危岩正下方属重庆合川市三汇镇郑家弯煤矿磨子岩井的矿权设置,采矿活动强烈,对危岩形成影响较大。(2)分析研究区地质环境条件,总结出4条对危岩形成起主要作用的因素,即地质构造条件、构造运动及河流下蚀切割、人类

2、采矿活动及降雨等其他触发因素;将危岩体的发育过程分为4个阶段:陡崖及裂缝的形成、后缘裂缝的扩展、潜在危岩体的形成、危岩体的突然崩落,并做出相应的演化模式图。(3)根据磨子岩危岩的形成演化过程分析,提出了磨子岩危岩为拉裂压剪破坏模式,从主控结构面所受的荷载及弯矩效应等方面,对该种破坏模式进行了受力分析,并且建立了其稳定性分析方法。(4)选取磨子岩W2危岩体为建立有限元分析模型,将采矿活动简化为平面问题,分为八个开挖工况,其中,工况一为初始状态,分析了采矿过程中陡崖及危岩体的位移场和应力场变化特性,即:采矿活动使得陡崖岩体位移增大,应力发生重分布,巷道开挖工作面应力集中;随着矿井开挖深度

3、的逐渐增大,陡崖由初始状态时的0.66cm增大至2.81cm,最大拉应力值由6.50MPa增大至16.30MPa;危岩体后部裂缝尖端拉应力集中,大主应力由初始状态下的0MPa增加到为8.456MPa。(5)基于数值模拟分析结果,选取陡崖及危岩体内几个代表性关键点,K1-K11,分析各个工况下各点的位移及应力变化情况,与磨子岩危岩破坏模式相吻合。