冲击载荷作用下矿柱力学响应特征分析

随着采矿逐渐向深部发展,冲击地压灾害频繁显现,特别以大空间赋存采空区的坚硬顶板整体冒落引发的冲击灾害严重影响着矿山安全高效发展。以东升庙铜矿11号矿体+850 m水平以上采空区围岩冒落诱致冲击灾害为研究背景,应用工程类比法,建立了冲击力学模型,即将冒落体简化为圆柱体冲击垫层,将矿柱简化为梁结构。基于材料力学理论、应力扩散理论,建立了受冲矿柱内部最大拉应力、剪应力、挠度与垫层厚度的关系式,进一步研究了3个力学响应量随垫层厚度的变化规律以及垫层最佳设置厚度,并应用FLAC^(3D)数值模拟对理论分析最佳垫层厚度的有效性进行了验证。研究结果表明:(1)冒落体对垫层的最大冲击力以及此时在垫层中的位移随垫层厚度增加而分别减小和增大,同时2者减小和增加的幅度均随垫层厚度增大而减小;(2)矿柱内最大拉应力、最大剪应力、最大挠度均随垫层厚度的增加而减小,同时减小的幅度也随垫层厚度增加而减小;(3)从经济节约、安全有效的角度出发,分析了垫层最佳设置厚度,认为设置厚度18 m左右的垫层是最合理的。研究成果可以为矿山采空区处理、山地道路棚洞防护等工程提供理论指导与经验参考。

人造假顶超前支护技术在地质破碎带易冒顶区应用研究

介绍了如何利用人造假顶超前支护浇灌钢筋混凝土,形成具有自承能力并有一定抗压强度的半圆拱,再通过注浆加强人造拱与冒落体结合,形成一个更大的稳定拱。阐明了该工艺在地质破碎带井巷施工中的应用,不仅可节省大量水泥材料和人工,而且施工方便、安全,大幅提高了施工进度和企业经济效益。

通过冒顶区的施工方法

人造假顶法是利用超前支护浇灌钢筋砼,形成具有自承能力并有一定抗压强度的半圆拱,再通过注浆加强人造拱与冒落体结合,形成一个更大的稳定拱。在冒顶区较高时,不必将整个冒顶区顶部接实,这样不仅可节省大量水泥材料和人工,而且施工方便、安全,经济效益明显。