礦山復雜多層采空區(qū)穩(wěn)定性綜合分析及安全治理研究.pdf

1、隨著我國國民經濟的快速發(fā)展,對自然資源的需求越來越大,尤其是礦產資源。雖然人們在礦產開采過程中獲得了很大的經濟效益,但由于不科學的開采或者民間掠奪式采礦而形成的復雜多層采空區(qū)群容易引發(fā)各種地質災害。這引起了政府、企業(yè)的高度重視。因此,研究復雜多層采空區(qū)的穩(wěn)定性以及安全治理措施是當務之急。
　　 論文根據大量的實際調查、勘探、試驗資料,通過綜合分析采空區(qū)破壞模式、影響因素,運用多級模糊評判理論,建立單個采空區(qū)穩(wěn)定性二級模糊綜合評價

2、模型,該模型包括3個層次、4類因素、16項因子。運用該模型將高峰105號礦體民采空區(qū)群穩(wěn)定性分為穩(wěn)定Ⅰ、較不穩(wěn)定Ⅱ、不穩(wěn)定Ⅲ。對于不同的采空區(qū),應根據實際的穩(wěn)定性分類,采用不同的合理的治理方式。
　　 從巖石力學角度出發(fā),利用有限元FLAC3D軟件對所建立的高峰105號復雜采空區(qū)三維模型進行數(shù)值模擬分析。選取高峰105號礦體中相鄰采空區(qū)頂板厚度小于30m和頂板跨度較大的復雜空區(qū)群作為研究對象,對復雜多層采空區(qū)的應力分布和塑性區(qū)(

3、結構塑性強度破壞方面)以及采空區(qū)頂板中點位移監(jiān)控(變形控制方面)進行了研究,并對礦體21個采空區(qū)進行穩(wěn)定性分類。該穩(wěn)定性分類結果與多級模糊分類相比較,僅在13號采空區(qū)的穩(wěn)定性分類上存在較小差異。
　　 綜合應用突變理論及強度折減理論,建立了基于突變理論的強度折減法來分析多層采空區(qū)頂板穩(wěn)定性,并提出多層采空區(qū)間頂板的剪切安全系數(shù)與拉裂安全系數(shù)的概念來研究復雜多層采空區(qū)的穩(wěn)定性,得到了一些有益的結論:
　　 (1)對不同跨度

4、、不同頂板厚度的雙層采空區(qū)間的頂板穩(wěn)定性:相同頂板跨度下,頂板厚度越大,剪切安全系數(shù)也越大;相同項板厚度下,頂板跨度越大剪切安全系數(shù)越小,拉裂安全系數(shù)越小;而相同頂板跨度下,頂板厚度對拉裂安全系數(shù)的影響不象剪切安全系數(shù)一樣具有強規(guī)律性。
　　 (2)分析了雙層采空區(qū)間頂板剪切安全系數(shù)和跨度、頂板厚度的關系,并對其相互關系采用對數(shù)函數(shù)進行擬合,提出具體的關系式。
　　 (3)分析了跨厚比對采空區(qū)頂板剪切安全系數(shù)的影響,得到

5、以下結論:隨跨厚比v的增加,頂板剪切安全系數(shù)增大。相同跨厚比下,跨度較大的頂板,剪切安全系數(shù)較少;跨度較小的頂板,剪切安全系數(shù)較大。
　　 (4)以高峰105號礦體采空區(qū)為例,研究了復雜多層采空區(qū)穩(wěn)定性和求解項板安全系數(shù),并以取剪切安全系數(shù)Fs=1.5為評價項板穩(wěn)定性的判斷標準對復雜多層采空區(qū)進行穩(wěn)定性分類,其結果與多級模糊評判和巖石力學穩(wěn)定性分類基本一致,說明建立的基于突變理論的強度折減法來分析多層采空區(qū)頂板穩(wěn)定性具有較高的精