充填體下礦體開采頂板安全厚度的確定與優(yōu)化.pdf

1、在采礦和巖土工程中，經(jīng)常會遇到如何確定地下構筑物的頂板安全厚度問題。無論是礦山的地下采場，還是在隧道、建筑地下洞室等，工程結構的頂部巖層即頂板的穩(wěn)定性往往是工程成敗和安全事故發(fā)生的主導因素。因此，為了保證頂板自身及其結構空間的穩(wěn)定性，必須科學和合理的確定項板的安全厚度。 項板安全厚度的確定實質(zhì)上是一個復雜系統(tǒng)下的非線性科學問題。頂板巖體的破壞失穩(wěn)是具有高度非線性特征的巖石材料的力學表現(xiàn)。傳統(tǒng)上頂板安全厚度的確定方法均為半定量的方

2、法，由于所考慮因素的片面性，在應用上受到嚴格限制。近年來，隨著計算力學與數(shù)值方法的不斷發(fā)展以及計算機技術的突飛猛進，數(shù)值模擬的可行性已成為當前巖體力學的重要特點。因此，將數(shù)值模擬技術應用于項板安全厚度的確定中無疑是一種非常可行和有效的手段。 本文是以華錫集團銅坑礦92號礦體為研究對象，針對如何確定重疊區(qū)下礦體回采過程中頂板安全厚度的問題為目標所展開的一系列研究。首先，以92號礦體工程地質(zhì)條件為基礎，根據(jù)梁板結構力學原理推導出不同

3、頂板力學系統(tǒng)模型下的安全厚度求解公式，并運用極限平衡理論分析出重疊區(qū)下92號礦體頂板的安全厚度。然后采用有限元數(shù)值模擬分析出各影響因子與頂板安全厚度的關系，確定了頂板安全厚度的主要影響因子。并在此基礎上采用多元逐步回歸分析方法，建立了各主要影響因子共同作用下的頂板安全厚度的數(shù)學預測模型。最后，采用遺傳算法對頂板安全厚度值作了進一步的優(yōu)化。 論文結合傳統(tǒng)計算方法與現(xiàn)代數(shù)值分析技術、計算機數(shù)值模擬與非線性理論來進行頂板安全厚度的確定