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为预防地下矿山采空区群系统高应变能的突然释放引发的灾害,通过构建顶板-矿柱三维空间力学模型,利用突变理论和流变力学理论对其稳定性及突变倾向性作定量与定性分析,推导出系统在不同时刻突变并释放能量的数学判据和力学条件,提出系统稳定性的分析算法并验证了其有效性和实用性,在此基础上探讨各影响因子对该系统稳定性的影响。结果表明：随着矿柱流变,系统突变倾向性减小,但顶板整体性逐渐破坏且边界条件依次进入固支、简支和自由边3个阶段,维持系统稳定的矿柱有效承载面积比率临界值 仅在各阶段内连续减小,在顶板简支和自由边的阶段起点处 值突跳增大,3个阶段 值的平均减小速率依次降低;顶板刚度D、上覆岩层荷载 、矿柱面积比率 和空区群尺寸之间的数值关系对系统稳定性起主导作用。该研究结果可为矿山安全开采规划和采空区群系统稳定性评判及调控提供新思路和新方法。 相似文献
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金属矿山采空区群形成过程中围岩扰动规律研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以石人沟铁矿为工程背景,选取典型矿段,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对该区域内采空区群形成过程中围岩的应力应变的演变规律进行研究。首先,利用相似材料试验,对采空区顶板的应力和位移以及矿柱的应力演变规律进行系统分析。然后,用数值模拟软件,对采空区群形成过程中开采对围岩的扰动范围进行系统研究。研究结果表明,在采空区群形成过程中,围岩应力-应变演变规律与采空区单独开采差异较大,每个采空区的围岩应力应变始终处于动态变化中,尤其是处于群区域中间部位的采空区,该处围岩的应力-应变状态也是最差的。群区域中,由开采对围岩造成的扰动较单独开采时急剧增大,且最终的影响范围并不是单独开采的简单相加,说明在区域内形成一种采空区的“群效应”,加剧采空区的危险程度。 相似文献
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矿柱稳定性影响因素敏感性分析及其应用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究矿柱稳定性影响因素的敏感程度,以招金大尹格庄金矿为研究背景,从矿柱载荷、强度、失稳形式及影响因素确定四方面推导出两种矿柱形式的安全系数计算公式,设计采用6因素5水平正交试验对矿柱稳定性影响因素敏感性进行分析,并研究主要影响因素与矿柱安全系数之间的函数关系。研究表明,矿柱宽度、矿体开采深度和矿房宽度3个主要因素对矿柱稳定性影响程度是最为剧烈的;矿柱安全系数随着矿柱宽度地增加呈指数形式递增且递增速率不断加大,随矿体开采深度地增加呈幂函数形式递减且递减速率逐渐变缓,随矿房宽度地增加呈负指数形式递减且降低速率逐渐变慢。利用DPS和Matlab建立的矿柱安全系数回归方程得出保证安全生产的合理矿柱尺寸,矿房宽度应不超过8 m,布置条形矿柱宽度应不小于3.6 m,布置方形矿柱宽度应不小于5.9 m。结合采场矿柱布置实际,应用效果较为理想,可为下中段矿体回采矿块布置提供较好的依据。 相似文献
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贵州省水城县发耳煤矿尖山营变形体、米萝煤矿后山变形体以及兴仁县国保煤矿映山红山变形体是典型的采动斜坡,变形具有显著的矿山地质灾害特征。本文通过对前述三处采动斜坡坡体结构特征总结分析,提出具有代表性的概化工程地质模型,并基于离散元数值模拟方法,对开采三层煤条件下不同采空区排布方式覆岩变形破坏特征进行了研究。研究表明:采空区完全重叠条件下最上层采空区覆岩塌陷最严重,受岩体碎胀性影响岩体塌陷的最大深度小于采空区竖向总厚度;采空区顶板岩体破坏会逐渐向上部岩体传递,这种破坏现象传递至地表后破坏程度相较于采空区顶板减弱,地表塌陷的最大值远小于采空区竖向总厚度,其与采空区重叠面积相关性小;采空区排列的总长度越大,斜坡变形范围越大,但位移量值相较于采空区重叠的情况小;斜坡下部煤层被开采后,采空区上部坡体具有向坡外运动的趋势,坡脚出现显著的应力集中,坡脚岩体对斜坡具有"锁固"效应,扰动坡脚对斜坡稳定会产生不利影响。 相似文献
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脱离模式是块体理论提出的有限可动块体的失稳模式之一。虽然直接塌落是地下工程中最常见的失稳现象,但是目前依然缺少适用的定量分析方法,这使得地下工程的开挖和加固设计缺乏必要的理论支撑。为此,提出了一种改进的考虑渐进破坏的岩块稳定分析方法。主要改进了3处：(1)引入超载基数和超载方向两个参数来量化描述储备荷载;(2)提出了Tan和Scal两种超载基数设定方式;(3)超载方向设定在节理锥的边界扇面上。算例验证结果表明,改进方法完全兼容现有双面滑模式的安全系数算法,实现了脱离模式的定量稳定性分析。最后,讨论了改进方法的刚度参数取值方法及其敏感性。 相似文献
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为探寻沿空留巷厚层复合顶板的传递承载机制,结合复合顶板松软易变形、容易造成巷旁充填区顶板抽冒和巷内顶板切落的特征,建立巷旁支撑系统力学模型,得出顶板、墙体和底板的系统刚度算式,阐明复合顶板吸收变形的特征。直接顶、墙体和直接底组成巷旁支护系统共同承担顶板压力,系统刚度随着顶底板刚度的增加而增大,初始刚度越小增大的效果越明显;厚层复合顶板具有良好的吸收变形能力,利于缓解巷旁墙体的压力;提出可有效提高巷旁支护系统刚度、增强复合顶板传递承载能力的整体化加固技术。研究成果成功应用于10 m厚复合顶板条件。 相似文献
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从岩石强度理论出发,提出房柱式开采中矿柱安全留设尺寸的宽度折减法思想,通过不断折减矿柱宽度,研究矿柱由稳定状态向临界失稳状态演化过程,从而得到矿柱的临界宽度,引入矿柱安全系数,获得矿柱安全留设尺寸。采用宽度折减法对磨坊矿3#井房柱法开采矿柱安全留设尺寸进行研究,获得不同矿房跨度下矿柱的安全留设宽度。将宽度折减法得到的安全矿柱宽度与Lunder经验公式比较,研究发现,宽度折减法得到的安全矿柱宽度和Lunder经验公式的计算结果较为吻合且偏安全。结合磨坊矿3#井的开采条件和矿柱宽度折减法分析结果,确定矿房基本参数为：矿房跨度为13 m左右,矿柱宽度为5.0～5.5 m。通过对磨坊矿3#井采空区上覆岩层移动规律的监测,发现岩层相对稳定,地表沉降量控制在120～150 mm之间,用宽度折减法分析得到的矿房基本参数是合理的。 相似文献
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准确掌握采空区形态、大小及其边界是控制因采空区引发的灾害及优化采矿设计等的重要基础性工作。运用空区三维激光探测系统对采空区进行精密探测,获取探测数据,对原始数据处理后,运用三维建模软件Surpac精确构建复杂空区三维可视化模型,直观地表达空区的空间形态;以空区三维模型为基础,进行空区的体积、顶板面积和采场周边的超、欠挖量、存留矿量、采场塌陷区回采指标的计算及动态监测,并准确获得了采空区的实际边界等相关信息,从而为矿山进一步开展矿柱爆破设计、空区充填、贫损测定与控制,以及进行采场垮塌区处理等提供可靠的基础性依据。 相似文献
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利用有限差分程序FLAC建立连续和并排的两类非均质矿柱模型,对矿柱在动力载荷循环作用下的破坏过程进行全时程动力分析。将加卸载响应比(LURR)理论引入矿柱动力稳定性分析中,以施加的动力载荷对矿柱作用的周期性变化作为加载量,以矿柱特征点的位移变化和破坏单元的弹性应变能的演化规律作为响应参数,建立矿柱的加卸载响应比模型,确定矿柱在动力载荷作用期间的加卸载响应比时间序列。计算结果表明,矿柱整体上处于稳定状态和趋于失稳时,其加卸载响应比Y值表现出不同的特征,通过对Y值的分析对矿柱的稳定状态进行评价,预测是否临近峰值承载能力,表明在矿柱动力破裂过程数值模拟分析中引入加卸载响应比是矿柱破坏力学行为研究的一种方便而有效的方法。 相似文献
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This paper provides some additional evidence supporting the necessary (but insufficient) condition for the formation of stream meandering proposed by Nakagawa: where Me is a non-dimensional parameter, τs, and τb are the average bank and bed shear stress respectively, ps and pb are the average bank and bed wetted perimeter of a half-channel respectively, and K?0.2 is the critical value of the parameter estimated from experimental data. Provided the criterion is satisfied, the main thread of the stream meanders in the non-erodible channel, and the maximum amplitude amax, the angle a between the channel central axis and oblique crest line of the surface wave, and the mean wavelength L of the main thread decrease as the non-dimensional parameter Me increases. 相似文献
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爆破对岩爆产生作用的初步探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
几个典型工程实例表明，岩爆发生的控制性因素主要是应力与岩性的关系，开挖爆破对岩爆的发生起着某种重要的作用，但这种作用一直未得到充分地认识。文章分析了开挖爆破产生的应力波在围岩中的传播及对围岩的影响：爆破产生的P波和Rayleigh波将分别在围岩中形成垂直和平行于围岩表面的拉张破裂面，这些破裂面可能是微观的，也可能是宏观的，它们为岩爆的发生提供了物质基础。文章最后通过岩爆实例及深井稳定性问题指出：开挖爆破不仅是岩爆的诱发性因素，在某条件下而且是一种控制性因素。 相似文献
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采煤对地下含水层的影响研究--以河南焦作矿区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
大规模煤炭开采导致了地下水环境演化轨迹严重偏离天然状态的演化方向,引发了诸如地下水位下降、降落漏斗形成和扩展、水质恶化等一系列的地下水环境问题,并反作用于矿区的经济发展和居民的生产生活,使矿区陷于生态环境恶化、经济发展迟缓的境地。究其根本原因,就在于大规模煤炭开采造成了矿区含水层结构变异,进而导致了区域含水介质发生非均质性变化,最终影响了地下水循环演化态势。因此,开展含水层变异研究,揭示采煤对区域地下水环境演化的影响,显得尤其重要。以焦作矿区为例,通过野外调查、资料收集等工作,研究了采煤前后含水层环境的变化,阐明了采煤活动对地下含水层的影响。 相似文献
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隧道衬砌冻胀压力问题研究 总被引：11，自引：1，他引：10
冻胀压力的量值和分布不仅取决于围岩的性态和气象条件,而且同衬砌结构的材料、刚度以及施工质量密切相关,从岩石和土层两种围岩中衬砌承受冻胀压力的机理出发,探讨其计算方法.通过计算分析,对寒冷地区隧道衬砌的设计和施工提出了若干建议. 相似文献