某矿山地压分布规律的研究.pdf

8 己 t ＼ 5 ≥ 3 ；{ j j 某矿山地压分布规律的研究 武汉 工业 大学 互 塞 史一 【 捐要 】 通过现 场实穗， 研究了某 矿山采空区 矿柱中的应l力 分布规律． 井据此 对空区上 方的 地压和空区矿柱的穗定状况} 嗤 生性进行了评价． 为谖矿今后的安全生产、 矿柱加固和设计参戢的 雌 、 里 坌 历彳 维 关 键 词 王 五 墨 、 里 筮 ，生 垄 生 S TUDY ON THE RE GUL ARI TY OF UNDERGR0UND P RES S URE DI S TRI BUTI ON OF A M I NE W u h a n U n i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y W a n Ho n g Zh ao Ho n g z h o n g l A B S T R A C T ]T h e r e g u l a r i t y o f u n d e r g r o u n d p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n o f a mi n e wa s s t u d i e d b a s e d o n p r a c t i c a l d e t e c t i n g wo r k s i t e ， t h e u n d e r g r o u n d p r e s s u r e s t a b i l i t y a n d s a f e t y o f s t o p e d we r e e v a l u a t e d a b o v t h i s a r e a ， a n d i n t h i s p a p e r it p r o v i d e d t h e s c i e n t i f i c a n d r e l i a b l e g u a r a n t e e f o r s a f e p r o d u c t i o n a n d a d j u s t i n g d e s i g n p a r a me t e r s o f t h e mi n e ． KEY W ORDSUn de r g r o u nd mi ni ng Un de r g r o un d p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n S t r e s s d e t e r mi n a t i o n 1 前 言 在矿山地下开采中，保持采空区在一定 时期内的稳定是国内外矿山开采中普遍存 在、常见常新的问题 所谓常见，是因为除 崩落法外，其他采矿方法采出矿石后不可避 免留有空区f所谓常新，是因为不同的矿山 在地质水文条件，开采条件和经济条件上的 差异极大 ，因此问题的表现形式和解决方法 也大不一样 本文针对某矿山现有空区的地 压现状，在大量现场测试的基础上，结合理 磷 论统计分析和有限元计算，提出了技术上可 行，经济上有良 好效益的解决办法。 2 矿 山开采条件和 要解决的问题 某矿矿体沿走向长 1 0 0 0 多m， 平均厚度 1 5 m， 倾角6 ～1 2 。 。 矿体采用房柱法开采， 矿 房和矿柱垂直走向布置， 矿柱宽度 6 m， 矿房 宽度 l O m，采后矿柱不回收，矿房不充填． 矿区地表有农田和县城 ，地表不允许塌 陷，由于成本原因采空区也不准备充填，空 某矿山地压分布规律的研究万虹 邮编 4 3 0 0 7 0 凡 一 ／ 维普资讯 区的地压主要由留下的房间间柱和沿走向的 连续矿柱承受，这就要求解决 ； 1 空区中矿桂内的应力状态问题 ， 尤 其是沿走向位于空区中部的危险矿柱 ； 2 现有矿柱系统的稳定性程度问题 。 为了解决上述问题 ，我们与矿方在现场 进行了多处矿柱应力解除试验和室内实验 ， 结合统计分析 ， 从而得到地压分布的规律 ， 并 掌握了矿山矿柱系统 目前和将来一个时期内 的稳定状况和安全程度 。 3 测试地 点的选择和测试 方法的确 定 由于采空区面积较大，并考虑到今后对 地表和下部开采的影响等因紊，因此将应力 解除测 点沿矿体倾斜方 向选择在空区中下 部，沿矿体走向方 向选定在空区中部高应力 区，大体上是空区中最危险的部位 ．具体位 置见图 l ，其中 1 、2 、3 、4 分别为应力 解除试验点， 分布在 5 0 2采场两边的间柱上 。 ’ 1 “ O 4 6 0 蚰 O | 。 ． 圈 1 测点布置图 应力解除试验分袭面应力解除和套孔应 力解除两部分。表面应力解除用电阻法和单 轴光弹应变片两种方法 。均贴在套岩芯钻孔 附近的矿柱表面。套孔应力解除选用孔径变 形法 ， 分别对 7 m 和 4 m 矿柱进行应力解除测 试 ，每个矿柱两个孔，每个孔都贯穿矿柱 。 4 测试结果及分析 现场测试整理后得的数据见附表和根据 数据绘制的曲线图 见图 2 ，根据测试分析 如下 附表应力分布表 7 m 矿柱4 r a矿柱 距矿柱 垂直应力 水平应力 距矿柱 垂直应力 水平应力 中 离 中 离 1 在矿柱表面 ， 无论是 电阻应变片还 是单轴光应变片，解除前后都未发生应变值 的明显改变，这说 明矿柱表面目爆破松动而 不受力，其承载能力低； 2 矿柱内部较完整，在总共 6 o 段套 出岩芯中的 7 0 是完整的； 3 在每个套孔距离矿柱表面 0 ． 8 m 范 围内有破裂现象， 且破裂面与钻孔方向斜交， 而与爆破孔平行。 当套钻钻近矿柱表面时， 钻 进的速度明显增大 ， 这说明爆破引起了裂面 另一方面，不完整岩芯尺寸与超声波测得的 松动圈范围相吻合，约为 0 ． 8 ～1 ． 0 m， 4 解除套芯测得的孔径变化与钻孔深 度关系符合一般规律 ， 且套芯长度超过 2 4 c m 后孔径变形趋于稳定 见图 2 ； 5 对附表中矿柱的垂直应力 o v进行非 线性回归 ，且令矿柱宽度为 B，矿柱高度为 H，矿房宽度为 c，则可得到 ①当B ／ H一7 ／ 1 0 0 ． 7 ，H／ C一1 0 ／ 1 4 0 ． 7时。 回归方程为 a v 一6 ． 7 x 。 7 5 ， 可信 一a 度系数 0 ． 7 9 I v l 0 ． 5 8 ， 说 明回归 一 2 有色矿山1 9 9 8 ． 3 吣 ∞ ∞ 盯 n 彻 瞻 ∞ 蚍 l 门 量 L 瑚鸵拈昌詈 ” 驰 蚰＆ n n 每 担 “ l如 Ⅲ m 嘴 蛆 “ ∞ 曲 船 虬 盼 ∞ 鲇 5“ ∞ 娃 札 拈 即 ∞ 豇 m u 虬 m m 啪 鲫 维普资讯 一 曲线有相 当意义 。 当 B ／ H4 ／ 1 0 0 ． 4 ，H／ C1 o ／ 1 4 o ． 7 时． 回归方程为{ o v 6 ． 7 x “ 8 5 ， 可信 度 系 数 o ． 3 5 s ] 2，F s 7 l n ≈4 ． 2 口 P s ] 2 式 中 F s 篷 譬 癸 F s 为 设计手册提供的许用安全系数 从上可看出， 7 m矿柱和 4 m矿柱都是安 全的， 符合安全系数2的要求 7 m矿柱的安 全性更好。 5结 论 1 采空区中部危险矿柱是稳定的， 且 稳定性较好，强度储备较大． 2 空区矿柱系统的稳定程度较好， 这 为进一步削减空区边缘部分矿柱的设计尺 寸．提高矿石回收率，为改善矿山开采的经 济效益，提供了可行的途径。 3 建议矿山改善爆破设计， 采用光爆 技术，碱小松动圈范围，增加矿柱有效承载 面 ，则矿柱稳定性还可提高，从而为提高 矿石回收率提供了又一条可行的途径。 4 实铡应力分布规律的回归可靠性好， 与理论计算绩果相互吻合。 莱矿山地压分布羹●的研究万虹4 m墙 4 3 O O 7 0 维普资讯