银山矿北山区采空区围岩稳定性的数值模拟研究.pdfVIP

矿业快报 SerialNo．444 EⅪ3RESSINH)RMATION 总第444期 June．2006 OFMININGINDUSiI、RY 2006年6月 银山矿北山区采空区围岩稳定性的数值模拟研究 赵 奎 王更峰 钟春晖 刘洪兴 吴贤振 (江西理工大学) 摘要：针对银山矿北山区采空区地压显现的现状，对采空区失稳破坏的原因进行了三维数值 模拟研究，根据模拟计算结果结合现场调查情况，得到了北山区采空区地压主要是受构造控制，目 前尚不具备大规模地压发生的条件结论，为矿山地压处理提供了科学依据。 关键词：采空区；围岩；稳定性；数值模拟 银山铅锌矿矿主要采用平底浅孔留矿法开采， 北山区一60m中段以上开采时，地压活动就很频繁， 采场片帮冒顶时有发生，致使采场上采经常难以达 到设计高度。近十年来，北山区采空区数量迅速增 加，新增采空区体积是所有采区中最多的，而且主要 集中在一60～一195m中段的100多米的范围内，采 空区连续性和密集程度均是所有采区中最显著的， 新增采空区体积超过40万m3，超过整个矿山新增 采空区的50％，在这样密集的采空区下进行深部开 采，就必须对采空区应力分布状态、地压活动规律等 做深入研究。 采空区围岩稳定性分析的数值方法中，有限元 方法是发展最为成熟、应用最为广泛的一种数值方 法。实践应用表明：有限元数值模拟方法可以成功 地应用于空场法采场的稳定性分析及有关矿山结构 图1三维数值模型 的安全设计，特别重要的是，应力分析的数值模型法 1．2岩体力学参数确定 可以用来确定高应力区域，包括可能产生的剪切和 数值计算结果的可靠程度在一定程度上取决于 拉伸应力区…，这对于大规模空区群是否会发生大 岩体宏观力学参数选取的合理性，由于现场具体条 规模地压的判断是十分重要的。此次计算采用日本 件及技术上存在的问题，在矿山作原位大型岩体力 软脑株式会社开发的有限元结构应力分析系统。 学参数试验是十分困难的。一般工程则以岩石试件 1计算模型 试验为基础，同时考虑岩体的结构效应结合工程实 1．1计算域及模型离散化 践对岩块力学参数进行适当修正12j，为此，采用现 由于采场进路、保护墩难以简化为平面模型，故 场点荷载试验结合室内试验的方法确定岩石力学参 采用三维计算模型模拟一195m及其以上中段的采数[3]3，根据经验，这里岩体力学参数折减1／3，表1 空区稳定性，数值模型范围大小及单元的划分对数 为岩石试件测试结果。 值模拟结果的精度及可靠性有着十分重要的影响， 表1岩石力学参数 在计算条件允许的情况下，计算域尽可能取大一些， 根据移动角粗略估计结果与矿脉的埋藏深度，模型 加压方向抗压强度抗拉强压旷怒号自松比¨乘川¨苈零用 力Ⅱ压方向抗差萋度抗糊萨擀㈣E内／M聚P力a内蒲角／MP ／MPa…o 7、’ a 长度为1200m，宽度和高度均为500m，其中长度方 43．2 2．99 52．5 0．3 5．68 43 平行片理 向基本与矿脉走向一致，宽度方向基本与矿脉倾向 垂直片理78．925．45 30．7 0．29 10．37 52 方向一致。共划分了12871个单元，56968个节点，1．3原岩应力场及约束条件 如图1所示。