不同水平充填纵向采空区群的爆破动力响应衰减规律

以爆破荷载下不同水平充填的纵向采空区群动力响应为研究对象,考虑充填体与围岩的摩擦阻力作用,按充填采空区群的层数不同分为3种工况建立动力响应模型,分析各层中围岩、顶板和充填体的位移、速度响应衰减规律。计算结果表明:在爆炸应力波作用下,充填采空区群内各部位的振动具有一定滞后性;同一工况下,与位于同一层的围岩和顶板相比,充填体的振动频率衰减最快;各工况下,速度和位移的初始响应频率和幅值相近,但层数越多的充填采空区群的动力响应衰减速率越快,恢复至平衡状态所需时间也越短。将动力模型计算结果与数值模拟结果和现场监测数据进行对比,三者速度响应的幅值、频率接近,并具有相似的衰减规律,验证了动力响应模型的可靠性。

远场爆破水平应力波扰动下分层胶结充填体矿柱的动力响应机制

为研究远场爆破扰动下分层胶结充填体矿柱的动力响应机制,综合分层充填体的结构特征及其与围岩、周边充填体的相互作用,首次构建不同灰砂比的分层充填体多自由度结构响应模型方法,以冬瓜山铜矿3分层矿柱为例进行计算分析,与数值模拟及现场监测的结果进行对比验证,预判其稳定性,并研究不同应力波频率对其作用机制。结果表明:在远场水平爆破应力波作用下,结构响应模型法的分析结果与数值模拟、现场监测结果基本吻合。灰砂比大小严重影响分层胶结充填体的速度、位移响应,及不同灰砂比充填体的响应峰值大小;灰砂比越小,分层充填体振动周期越大,速度、位移响应峰值越大,结构稳定性越差;低灰砂比分层充填体是矿柱结构中的最薄弱区域,容易发生失稳现象。应力波频率明显影响充填体的速度、位移响应峰值,二者变化趋势线均呈"单峰"特征,前者滞后后者出现拐点;在低频阶段,充填体的振动周期增加,二者增加速率先小后大;当频率接近充填体自振频率时,充填体将发生共振现象,二者峰值达到最大值;在高频阶段,二者峰值不断衰减。研究成果为远场爆破扰动下充填体矿柱稳定性判定提供理论支撑。

纵向充填采空区群人工充填体假顶稳定与强度匹配关系

为研究纵向充填采空区群假顶的稳定性与强度匹配关系,借助数值模拟与动力响应模型,从静力学与动力响应两个方面分析假顶稳定性。以某钨锡金属矿山多中段纵向充填采空区群为例,考虑顶板为原岩,灰砂比为1∶2,1∶4与1∶6的充填体,对充填体假顶稳定性进行了分析。研究结果表明:在开挖前这一工况时,顶板为原岩,不同强度充填体顶板均处于稳定状态,随着顶板强度变小,其挠度值迅速增加;在开挖这一工况时,原岩、灰砂比1∶2与1∶4的充填体顶板处于稳定状态,灰砂比1∶6的充填体顶板处于临界稳定状态;在开挖后这一工况时,原岩、灰砂比1∶2的充填体顶板处于稳定状态,灰砂比1∶4的充填体顶板处于临界稳定状态,灰砂比1∶6的充填体顶板处于失稳状态。工程实践表明:矿山采用灰砂比1∶4的充填体顶板并适当加固的条件下,回采下中段矿体时,顶板处于稳定状态。研究成果为纵向充填采空区群假顶稳定性分析及强度匹配提供了一个新的参考依据。