房柱法開采石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)機理及穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著國民經濟的發(fā)展，對石膏等非金屬自然資源的需求量越來越大，我國石膏開采量大致以10%的速度增長。石膏礦山主要采用房柱法開采，遺留下來的采空區(qū)嚴重威脅人民的生命財產安全，成為制約礦山安全生產的瓶頸。近年來，石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)造成的重大傷亡事頻頻發(fā)生，采空區(qū)穩(wěn)定性研究已成為影響到礦山資源的合理回收、礦山工作人員安全以及降低地表損失的緊迫課題，對礦山安全開采具有重大現(xiàn)實的意義。 通過對湖南常德、湘潭、瀏陽、廣西合浦等地區(qū)大量石膏礦山地

2、下采空區(qū)的現(xiàn)場調查以及相關資料調研，本文開展了石膏物理力學性能室內實驗、石膏礦采空區(qū)失穩(wěn)機理研究，并以某石膏礦為例，對其采空區(qū)的穩(wěn)定性進行系統(tǒng)了研究。 對23家石膏礦山的硬石膏、二水石膏試樣進行了常規(guī)物理力學性能試驗，開展了硬石膏飽水條件下的單軸強度試驗以及常規(guī)三軸壓縮實驗。分析了二水石膏與硬石膏強度差異的原因、水對石膏強度的影響以及石膏三軸抗壓強度、殘余強度和峰值應變隨圍壓增加的變化規(guī)律，利用損傷力學理論推導和建立了石膏的損傷

3、本構模型。 分析了礦柱穩(wěn)定性影響因素、破壞模式以及破壞機理，總結和歸納出采空區(qū)頂板失穩(wěn)主要有整體坍塌、筒冒型冒落和拱冒型冒落三種模式，并分析了其力學機理。 采用多種方法對某石膏礦山的礦柱和采場頂板穩(wěn)定性進行了計算，分析了該石膏礦山采空區(qū)的穩(wěn)定性狀況，為礦山制定相應的安全對策措施提供了科學的技術指導。 采用有限單元法對上下分層開采時礦柱不同重疊情況下的穩(wěn)定狀況計算分析得出：上下分層礦柱留設不當將造成礦柱失去支撐而潰