冒落體沖擊荷載作用下墊層緩沖作用及礦柱穩(wěn)定性研究.pdf

1、我國(guó)采礦事業(yè)伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，金屬礦產(chǎn)資源的供給為工業(yè)建設(shè)提供原材料的保障，同時(shí)金屬礦山在開采以后也遺留下一些問(wèn)題，大量采空區(qū)已經(jīng)成為影響礦山安全生產(chǎn)的重要問(wèn)題。采空區(qū)上覆巖體失穩(wěn)后，是否會(huì)對(duì)下階段采場(chǎng)生產(chǎn)造成災(zāi)害，是采空區(qū)安全防護(hù)的首要問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，礦方通常采用經(jīng)驗(yàn)類比方法，根據(jù)采空區(qū)空間范圍、巖體大小及相鄰采場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行防護(hù)。但是不同采場(chǎng)采空區(qū)空間大小不同，巖體強(qiáng)度各異，采空區(qū)治理缺少科學(xué)依據(jù)。
　　本文通過(guò)

2、理論分析墊層對(duì)冒落體沖擊荷載的緩沖作用，并結(jié)合礦山采空區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)值模擬分析，在保障頂部礦柱和采場(chǎng)安全的前提下，最終得到合理緩沖墊層防護(hù)措施。主要完成的工作包括，對(duì)冒落體冒落路徑進(jìn)行分析，得到冒落體沖擊荷載大??；采用碰撞理論分析冒落體沖擊荷載對(duì)頂部礦柱的影響；對(duì)緩沖墊層特性和緩沖作用進(jìn)行分析；采用數(shù)值分析軟件FLAC3D對(duì)2號(hào)采空區(qū)冒落體沖擊頂部礦柱進(jìn)行模擬，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。研究主要得到如下結(jié)論：
　　1）冒落體塌落沖擊頂

3、部礦柱，通過(guò)能量守恒理論得到冒落體沖擊荷載大小為28.8 MPa，通過(guò)彈塑性理論分析得到冒落體沖擊荷載為29 MPa。
　　2）東升廟鉛鋅礦現(xiàn)階段頂部礦柱可承受極限荷載為2.4 MPa，超過(guò)礦體極限抗拉強(qiáng)度，在沖擊荷載作用下會(huì)發(fā)生沖切抗拉失效破壞。
　　3）碎石墊層受力后，抗壓和抗剪強(qiáng)度相對(duì)增強(qiáng)，有助有承受沖擊荷載。碎石墊層內(nèi)摩擦角選取為49°。通過(guò)厚板理論分析，在冒落體沖擊荷載作用下，礦體厚板厚度需滿足20 m，才能保證礦