地下開采空間穩(wěn)定性分析、控制與結構參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、數(shù)值模擬方法在研究地下開采圍巖穩(wěn)定性方面具有十分明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)日益成為穩(wěn)定性定量評價中不可或缺的重要方法。本文以某鐵礦提高開采上限對地下空間穩(wěn)定性影響為研究背景，在闡述各種圍巖穩(wěn)定性分析理論的基礎上，利用2000KN微機伺服控制剛性多功能試驗機，對現(xiàn)場所采巖土體及充填控制材料試樣進行了大量實驗，分析得出了其物理力學指標的變化規(guī)律。采用彈塑性應力—應變關系和Drucker-Prager屈服準則建立了三維有限元模型，并通過大型有限元軟件A

2、NSYS對影響礦體開采空間穩(wěn)定性的諸因素進行了正交有限元分析，得出了影響空間穩(wěn)定性的主要因素。在此基礎上，對不同頂板厚度范圍內(nèi)的礦體開采穩(wěn)定性、合理的開采方法與穩(wěn)定性控制方法進行了系統(tǒng)的數(shù)值模擬，得出了頂板厚度等與礦體開采方法、參數(shù)之間的內(nèi)在關系，研究成果已被現(xiàn)場采用。主要研究工作如下： 1、基于現(xiàn)場獲得的巖土體試件，尾礦和細水泥或者425＃水泥在不同配比條件下制成的充填體試件，通過室內(nèi)單軸試驗、三軸試驗、抗拉試驗和直剪試驗，系

3、統(tǒng)分析了采區(qū)巖土體與膠結充填體的物理力學指標，為采用數(shù)值模擬方法進行空間穩(wěn)定性分析及控制提供了可靠的計算參數(shù)； 2、基于正交有限元，選用5因素4水平的正交試驗方案，根據(jù)正交試驗設計極差分析法，提出了以頂板最大下沉量、頂板最大拉應力和頂板塑性區(qū)相對面積3個綜合指標作為判斷圍巖穩(wěn)定性的標準，比單一指標更加準確； 3、在上述極差分析的基礎上，重新安排正交有限元試驗，利用多元線性回歸分析，建立了在極限狀態(tài)下礦體的頂板厚度與礦體開