剥落型矿柱与早强胶结充填体相互作用损伤演化分析

为了研究矿柱底部严重剥落形成的上宽下窄型矿柱与早强胶结充填体的相互作用,进行了现场地质调查,选用石蜡模拟早强胶结充填体进行室内试验,同时进行数值模型的构建和试验模拟研究。试验结果表明:在加载过程中,破坏主要发生在矿岩中,石蜡充填体由于具有较强的变形能力,没有明显的破坏裂纹;矿岩中的裂纹主要沿矿岩和充填体接触面进行延展,直至延伸至临空面破坏;试样表壁的石蜡薄层表征显示在加载过程中,在试样表壁大的裂纹带附近伴随小裂纹产生。通过相关研究,厘清剥落型矿柱与早强充填体的相互作用机理及破坏规律,以便开展针对性的矿柱补强,确保充填采场安全稳定。

双介质矿岩轴向加载损伤破坏试验分析研究

为研究夹石对矿体力学变形特性的影响,选用全精炼的工业石蜡作为夹石模拟材料,并与水泥和矿粉进行配比制样。通过表壁裂纹扩展、微观成像、表壁应变值变化、整体加载压缩变形、磁感应强度变化、红外温度测量共同表征夹石试样在加载过程中的力学变形特征,厘清夹石矿岩的破坏特点。同时提出了一种数值模拟夹石的方法,进行不同夹石含量矿岩的安全系数、最大主应力及不同监测点处应变值的变化监测。试验结果表明:存在夹石的试样在加载过程中表壁出现较多裂纹条数,且以短裂纹为主,分布区域较广;表壁纵向应变变化较平稳,而横向应变存在阶梯型变化;红外温度测量并无恒定的变化幅度,存在升降的起伏变化;磁感应强度值变化存在上升下降型、下降平稳型、下降上升型的变化特点。数值模拟结果表明:夹石的存在弱化了矿岩的整体强度,这与相似模拟结果具有一致性。同时不同的夹石强度对矿岩的整体稳定性影响不一样。当试样的整体稳定性与夹石的物理性质有关,夹石强度是矿石强度50%左右时,彼此接触严丝合缝,夹石存在及含量的多少产生的影响不大;如果夹石强度只是矿石强度的2%时,相应的测点起伏变化较大;如果试样完整性不好,存在较多微观空区,空区附近的相应测点的应变值变化起伏较大。

基于多属性效用理论的巷道支护优化

为了使巷道支护参数的决策符合安全经济的目标,通过设计正交实验结合回归分析得出巷道锚喷支护决策指标与支护参数的关系,利用多属性效用理论,将支护参数与决策者对风险的排斥度结合起来,建立锚喷支护的综合效用函数模型,利用MATLAB软件将该模型编程,使用该模型可以方便地求出巷道支护参数的最优方案以及进行多种支护参数的优选。通过实例分析表明,采用该方法对锚喷支护的支护参数设计及优化具有一定的指导意义。现场采用模型求解得出的最优支护参数,巷道发生冒顶片帮现象的次数显著减少,支护效果明显提高。

基于倾向度和未确知测度理论深部开采岩爆预测

为预测程潮铁矿深部开采发生岩爆灾害的可能性及烈度,在获取矿区岩石力学相关参数的基础上,以-500^-570m阶段矿体为研究对象,建立了三维数值分析模型,根据-530m最大主应力分布情况分析了采矿过程中采场应力集中区域以及岩爆倾向变化规律,其次选取围岩切向应力系数、强度应力比、弹性能量指数、弹性应变能作为预测指标,并提出倾向度概念确定指标权重,结合未确知测度模型对各分段矿体进行岩爆等级预测。结果表明:-510m以上无岩爆倾向,-530m和-550m水平矿体岩爆倾向较高,为中等岩爆等级,为矿区安全生产和岩爆灾害防治提供理论指导。

程潮铁矿深部矿体合理回采顺序研究

程潮铁矿目前东区采用崩落法、西区采用充填法开采,由于西区地表选厂即将整体搬迁,西采区深部将改用无底柱崩落法采矿,开采深度也即将到达-500m水平。在采场上方同时存在崩落散体和充填法采场的条件下,研究了-500m水平采场采用无底柱分段崩落法采矿的回采顺序问题。由于矿体厚度较大、长度较长,回采顺序较多,通过对不同开采方案的数值模拟结果算出采场的围岩不稳定性系数,通过采场的稳定性情况对比分析,得出几种开采方案中方案一较优。

复杂采场环境下程潮铁矿西采区合理回采顺序研究

在程潮铁矿西采区上方存在有充填体以及采场上部有崩矿过程中产生的松散体的复杂采场环境下,对程潮铁矿西采区-500～-570m水平之间的矿体进行崩落法采矿的不同回采顺序方案进行研究。用数值模拟的方法,以回采巷道群在采矿扰动作用下巷道顶板和底板的收敛情况作为判据,进行合理回采顺序的方案设计优选。根据多层巷道同步开采时上下层间错开巷道个数不同,共有4种方案。考虑到巷道交叉部位由于形状突变,容易出现应力集中现象,对每种方案巷道薄弱部位设置监测点,通过对模拟开挖后监测点的位移对比得到,多层同时开采时,上、下层间错开巷道数多的方案四较另外3个方案更优。