高应力环境水平矿柱尺寸演变过程力学响应及稳定性

• 作者: 吴顺川 李天龙 程海勇 张小强 赵志强
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 双中段回采 稳定性 水平矿柱 充填体-围岩拱效应 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 地质工程• 土木工程|Geological Engineering and Civil Engineering
• 页码范围: 1027-1039
• 页数: 13页
• 分类号: TD322
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.03.033

摘要

甘肃某矿高应力回采区域采用下向水平分层六角形进路式充填采矿法,双中段大盘区同时回采的模式.矿体水平应力大,最大主应力方向基本垂直于矿体走向,且接近水平.水平矿柱随着开挖而逐渐形成至变薄消失,同时上部充填体越来越厚,在整个生产过程中水平矿柱尺寸大,很难监控其内部应力分布情况.通过力学解剖水平矿柱形成过程,总结水平矿柱稳定性分析方法,探究基于充填体-围岩拱效应的水平矿柱稳定性.结合数值模拟算法和工程实例,分析水平矿柱中的主应力变化特征、塑性区分布特点以及位移变化规律.研究结果表明:在高应力环境,当水平矿柱厚度降至30 m左右时,应力集中现象逐渐显现;靠近上盘的进路更容易产生侧向挤压变形,并出现顶板冒落;最大主应力一般出现在水平矿柱底部,当水平矿柱厚度降至一定水平,出现明显应力转移,充填体起到承压作用,水平矿柱内的应力集中和位移沉降得到一定程度缓解.通过研究水平矿柱稳定性,有效分析双中段同时回采时的可靠性及矿柱回收的安全性,有效防控大面积失稳灾害.