正六邊形進(jìn)路充填開采礦山圍巖穩(wěn)定性分析與應(yīng)用研究.pdf

1、我國金屬礦山淺部資源銳減，目前可采礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，各類地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢(shì)。為保證采礦過程中的圍巖穩(wěn)定性，提高開采效率，對(duì)金屬礦山正六邊形進(jìn)路充填開采方法開展了研究。通過理論分析和數(shù)值模擬，將安全系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別模擬單礦房和多礦房開挖過程位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和塑性區(qū)分布規(guī)律;將正六邊形進(jìn)路充填開采方法運(yùn)用于萊蕪谷家臺(tái)鐵礦工程中，驗(yàn)證正六邊形進(jìn)路的合理性和可行性。論文主要取得以下結(jié)論:
　　(1)利用單位圓外域到一般形狀孔洞的

2、復(fù)變函數(shù)求其映射函數(shù)，求出在彈性條件下的正六邊形斷面圍巖應(yīng)力解析解，將數(shù)值模擬結(jié)果與解析解計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了解析解的準(zhǔn)確性和合理性;考慮在高地應(yīng)力條件和非高應(yīng)力條件下礦房?jī)蓚?cè)和頂板的應(yīng)力狀態(tài)，利用FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬分析表明，隨著圍巖級(jí)別增大，礦房?jī)蓚?cè)的應(yīng)力由拉應(yīng)力逐漸變成為壓應(yīng)力。
　　(2)考慮埋深、圍巖級(jí)別和充填體配比影響，對(duì)采用正六邊形進(jìn)路充填開采方法的多礦房開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，埋深加大、圍巖級(jí)別降低

3、和充填體配比減小，致使頂板沉降增大，安全系數(shù)減小，應(yīng)力逐漸向兩側(cè)轉(zhuǎn)移，塑性區(qū)面積也逐漸增加。
　　(3)運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，選取埋深、圍巖級(jí)別和充填體配比為試驗(yàn)的3因素，以頂板最大沉降量和塑性區(qū)面積作為評(píng)價(jià)礦房圍巖穩(wěn)定性的指標(biāo)，共設(shè)計(jì)9種試驗(yàn)方案。模擬結(jié)果表明，圍巖級(jí)別、埋深和充填體強(qiáng)度影響依次減弱，其中圍巖級(jí)別為主要影響因素。
　　(4)針對(duì)谷家臺(tái)鐵礦目前開采條件與將來鐵礦處于高地應(yīng)力環(huán)境下，分別采用相同截面面積與寬高比的