露天转地下开采境界矿柱安全厚度稳定性分析_杨宇江
2022金属非金属矿山重大事故隐患判定标准
.发现自然发火预兆，未采取有效处理措施。 （十四）相邻矿山开采岩体移动范围存在交叉重叠等相互影响时，未按设计留设保安矿（岩）柱或者采取其他 措施。 （十五）地表设施设置存在下列情形之一，未按设计采取有效安全措施的： .岩体移动范围内存在居民村庄或者重要设备设施； .主要开拓工程出入口易受地表滑坡、滚石、泥石流等地质灾害影响。 （十六）保安矿（岩）柱或者采场矿柱存在下列情形之一的： .未按设计留设矿（岩）柱； .未按设计回采矿柱； .擅自开采、损毁矿（岩）柱。 （十七）未按设计要求的处理方式或者时间对采空区进行处理。 （十八）工程地质类型复杂、有严重地压活动的矿山存在下列情形之一的: 1.未设置专门机构、配备专门人员负责地压防治工作； .未制定防治地压灾害的专门技术措施； .发现大面积地压活动预兆，未立即停止作业、撤出人口贝。
.入库尾矿的含水率大于设计值，无法进行正常碾压且未设置可靠的防范措施； .堆存推进方向与设计不一致； .分层厚度或者台阶高度大于设计值； .未按设计要求进行碾压。 （十五）经验算，坝体抗滑稳定最小安全系数小于国家标准规定值的0.98倍。 （十六）三等及以上尾矿库及“头顶库”未按设计设置通往坝顶、排洪系统附近的应急道路，或者应急道路无法 满足应急抢险时通行和运送应急物资的需求。 （十七）尾矿库回采存在下列情形之一的： 1.未经批准擅自回采； .回采方式、顺序、单层开采高度、台阶坡面角不符合设计要求； .同时进行回采和排放。 （十八）用以贮存独立选矿厂进行矿石选别后排出尾矿的场所，未按尾矿库实施安全管理的。 （十九）未按国家规定配备专职安全生产管理人员、专业技术人员和特种作业人员。
3.山坡排土场周围未按设计修筑截、排水设施。 （十二）露天采场未按设计设置安全平台和清扫平台。 （十三）擅自对在用排土场进行回采作业。 三、尾矿库重大事故隐患 （一）库区或者尾矿坝上存在未按设计进行开采、挖掘、爆破等危及尾矿库安全的活动。 （二）坝体存在下列情形之一的： .坝体出现严重的管涌、流土变形等现象； .坝体出现贯穿性裂缝、坍塌、滑动迹象； .坝体出现大面积纵向裂缝，且出现较大范围渗透水高位出逸或者大面积沼泽化。 （三）坝体的平均外坡比或者堆积子坝的外坡比陡于设计坡比。 （四）坝体高度超过设计总坝高，或者尾矿库超过设计库容贮存尾矿。 （五）尾矿堆积坝上升速率大于设计堆积上升速率。 （六）采用尾矿堆坝的尾矿库，未按《尾矿库安全规程》（GB39496-2020）第6.L9条规定对尾矿坝做全面的 安全性复核。 （七）浸润线埋深小于控制浸润线埋深。
采矿工程毕业论文题目
毕业论文（设计）题目学院学院专业学生姓名学号年级级指导教师教务处制表二〇一三年三月二十日采矿工程毕业论文题目本团队专业从事论文写作和论文发表服务，擅长案例分析、仿真编程、数据统计、图表绘制以及相关理论分析等。
采矿工程毕业论文题目：地下铁矿床灰岩顶板突水机理及注浆堵水效果实验和模拟研究急倾斜中厚煤层软底综采采场矿压规律及其控制研究地下铁矿开采三维SURPAC建模和采矿过程稳定性数值分析煤矿塌陷区耕地生产力损害组件式GIS可视化评价系统研究和实现露天转地下开采过程三维可视化仿真模型及稳定性分析风化型土质金矿尾矿植被恢复研究自控变频式同步电动机锁相并网技术研究江西省七宝山铅锌矿尾矿库地质灾害危险性评估研究降雨入渗条件下新邱区中南公路边坡稳定性分析露天采矿的生态影响综合评价和生态环境保护及修复对策研究大采深条件下采煤活动引起的覆岩移动变形及破坏规律研究基于ADRC的水面船舶动力定位控制技术及仿真研究影响小秦岭金矿区矿渣型泥石流形成的主要因素研究超长工作面综采放顶煤开采矿压显现规律的研究大红山铁矿通风系统单元化抽出式改造效果测定及分析大冶铁矿露天采场高陡岩质边坡破坏机理及稳定性研究大红山铁矿Ⅰ号铜矿带分段空场法采场结构参数优化研究大红山铜矿矿柱回采技术研究白登磷矿台阶爆破参数的合理选择及爆破块度分布规律研究井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究金川二矿区废石全尾砂高浓度料浆泵压管输充填系统研究大红山铁矿上部露天开采和下部地下开采的安全影响研究云南某铁矿采场结构参数优化研究金川矿山废石全尾砂高浓度充填料浆管输阻力模型研究黄金行业分析报告铰接式自卸汽车悬架纵向传力机构的有限元分析3DGIS构模和FLAC-3D建模网格数据融合技术研究井筒保护煤柱开采设计和变形监测及数据处理深井巷道失稳分析及锚杆支护参数优化基于Surpac的钨矿床三维建模及储量可视化计算深部矿岩工程条件和开挖稳定性分析全尾砂胶结充填自流输送管路改造及优化深部矿柱失稳三维探查及数值分析硬岩层状顶板失稳规律和支护技术研究缓倾斜中厚磷矿床地下开采采场矿压显现及上覆岩层变形破坏规律抗滑桩支护效果分析和工程应用大同地区矿山地质环境综合评价研究程潮铁矿东区地表及构筑物变形规律研究大冶铁矿地下开采爆破震动效应研究紫金山金铜矿露采高边坡稳定性评价及坡角优化金沙江白鹤滩水电站拱肩槽边坡稳定性研究基于离散单元法的节理岩体边坡稳定性分析南水北调工程芳芝段开挖渠道边坡稳定敏感性分析土地复垦方案实施存在的问题及对策研究软煤层大采高综采围岩控制技术研究长壁工作面采场顶板压力三维动态分布规律研究大采高超长工作面顶板灾害预警研究石屑混凝土的性能及环境效益基于GIS的煤矿采掘生产状态可视化管理系统研究山寨煤矿开采地质环境评价。
《金属非金属矿山重大事故隐患判定标准》解读
《金属非金属矿山重大事故隐患判定标准》的解读一、金属非金属地下矿山重大事故隐患（一）安全出口存在下列情形之一的：1.矿井直达地面的独立安全出口少于2个，或者与设计不一致；2.矿井只有两个独立直达地面的安全出口且安全出口的间距小于30米，或者矿体一翼走向长度超过1000米且未在此翼设置安全出口；3.矿井的全部安全出口均为竖井且竖井内均未设置梯子间，或者作为主要安全出口的罐笼提升井只有1套提升系统且未设梯子间；4.主要生产中段（水平）、单个采区、盘区或者矿块的安全出口少于2个，或者未与通往地面的安全出口相通；5.安全出口出现堵塞或者其梯子、踏步等设施不能正常使用，导致安全出口不畅通。
解读：《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020）第6.1.1.1条至6.1.1.5等条对直达地表的安全出口有如下规定：6.1.1.1矿井的安全出口应符合下列规定：——每个矿井至少应有两个互相独立间距不小于30m、直达地面的安全出口；矿体一翼走向长度超过1000m时，此翼应有安全出口；——每个生产水平或中段至少应有2个便于行人的安全出口，并应同通往地面的安全出口相通；——井巷的分道口应有路标，注明其所在地点及通往地面出口的方向；——安全出口应定期检查，保证其处在于良好状态。
6.1.1.3作为主要安全出口的罐笼提升井，应装备2套互相独立的提升系统，或装备1套提升系统并设置梯子间。
当矿井的安全出口均为竖井时，至少有一条竖井中应装备梯子间。
6.1.1.5用于提升人员的罐笼提升系统和矿用电梯应采取双回路供电。
6.3.1.4每个采区或者盘区、矿块均应有两个便于行人的安全出口，并与通往地面的安全出口相通。
6.2.8.1应对井巷进行定期检查。
作为安全出口或者升降人员的井筒，每月至少检查1次。
安全出口与上述规定不符，或者与设计不符即为重大生产安全事故隐患。
（二）使用国家明令禁止使用的设备、材料或者工艺。
解读：国家矿山安全监察局印发《关于加强非煤矿山安全生产工作的指导意见》(矿安〔2022〕4号)第三项严格安全生产基本条件要求“淘汰危及生产安全的落后工艺和设备。
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推荐指数 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
大柳塔 复合边坡 境界矿柱 地质雷达 因素 呆滞煤 含矸率 可行性 变形破坏 变形机理 变形 反演模型 反演分析 位移 井工-露天联采 l形巷道布置 geo-slope
推荐指数 4 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
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2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
露天矿山安全规程
5.3 矿岩粗破碎
5.3.1 矿岩粗破碎站应符合下列规定： ——破碎站应避开有沉降、塌陷、滑坡危险以及受洪水威胁 的地段； ——应设照明设施、卸料指示和报警信号装置； ——破碎机受料仓和缓冲仓排料口应设视频监视； ——矿仓口周围应设围挡或防护栏杆；卸车平台受料口应设 牢固的安全限位车挡，车挡高度不小于车轮轮胎直径的 1/3； ——矿仓口卸料时应采取喷雾降尘措施。
5.4 矿岩运输
5.4.1.6 铁路道口应符合下列规定： ——人流和车流密度较大的铁路与道路的交叉口应实行立 体交叉； ——站场内不应设平交道口； ——平交道口应设自动道口信号装置并设专人看守。 5.4.1.7 大桥及跨线桥跨越铁路电网的相应部位应设安全栅 网；跨线桥两侧应设防止矿石坠落的防护网。 5.4.1.8 装、卸车线应保证车辆不能自由滑行。线路尽头应 设安全车挡与警示标志。
金属非金属矿山安全规程 （露天矿山）
丰宁顺达矿业集团有限公司 安全部
5 露天矿山
5.1基本规定 5.2露天开采 5.3矿岩粗破碎 5.4矿岩运输 5.5排土 5.6电气设备 5.7防排水与防灭火
5.1 基本规定
5.1.1 有遭遇洪水危险的露天矿山应设置专用的防洪、排洪设 施。 5.1.2 在受地下开采影响的范围内进行露天开采时，应采取有 效的安全技术措施。 5.1.3 地下开采转为露天开采时，应确定全部地下工程和矿柱 的位置并绘制在矿山平、剖面对照图上； 开采前应处理对露天开采安全有威胁的地下工程和采空区， 不能处理的，应采取安全措施并在开采过 程中处理。 5.1.4 露天与地下同时开采时，应分析露天开采与地下开采的 相互影响并采取有效的安全措施。露天 和井下同时爆破影响安全时，不应同时爆破。
5.2 露天开采
5.2.3.8 发现悬浮岩块或崩塌征兆时，应立即停止铲装作业， 并将设备转移至安全地带。 5.2.3.9 铲装设备穿过铁路、电缆线路或者风水管路时，应 采取安全防护措施保护电缆、风水管和铁路设施。 5.2.3.10 铲装设备行走应遵守下列规定： ——应在作业平台的稳定范围内行走； ——上、下坡时铲斗应下放并与地面保持适当距离。
煤柱稳定性计算
非煤：矿柱稳定性分析矿柱稳定性分析和评价矿柱不仅用于维护矿房的稳定，也用于隔离大面积空场与保护井巷、地表及建筑物的安全，矿柱形状及尺寸的选择既关系到采场的稳定性又关系到矿石回收率的高低，在实际工作中必须兼顾这两方面的因素，既能维护采场的稳定性，又能使矿石回收率最高。
从维护采场稳定性方面考虑，矿柱间距应小于极限跨度，矿柱横断面尺寸应满足强度要求。
如果个别矿柱尺寸过小，一旦被压跨，势必使采场实际跨度过大而导致冒顶，与此同时覆岩压力转移到其它相邻矿柱上也可能迫使这些矿柱破坏，引起连锁反应。
在矿体采矿引起了应力重新分布和矿柱荷载的增加，如图所示。
如果矿柱中的应力状态低于原岩强度，则矿柱保持完整。
当矿柱发生破裂时，采矿所关心的通常是矿柱峰值承载能力上。
其次关心的是矿柱峰值后，或是最终的荷载位移特性。
图矿柱轴线方向应力分量随着采场采矿的重分布矿柱对采矿所引起荷载的整体响应取决于该矿柱的绝对或相对大小。
矿柱岩体的地质构造和围岩对矿柱所施加的表面约束特性，图为矿柱变形性状的主要模式。
图矿柱变形性状的主要模式值得指出的是，矿柱在外载荷达极限值虽可能出现破裂，但并未立即丧失全部承载能力，其发展结果有两种：（1）破坏不再发展，矿柱继续保持稳定。
若顶板载荷随其下沉变形迅速降低，则矿柱屈服后仍可依靠残余强度支承地压，即继续保持自身的稳定。
（2）矿柱的破坏继续发展直至丧失稳定若顶板载荷随顶板的下沉变化很小，矿柱屈服后的残余强度不足以支承地压，故矿柱一旦屈服或破裂，必然一直发展至完全坍塌为止。
以上分析了矿柱设计的一般性原则，本次安全评价中采用了理论计算法对XXXXX 矿柱的稳定性分析。
3.1矿柱稳定性影响因素影响矿柱稳定性的因素较多，本次矿柱稳定性分析计算所考虑的影响因素主要有如下几项：（1）矿柱受载大小；（2）矿柱的高宽比；矿柱宽高比大的矿柱稳定性好，常常以宽高比做为矿柱设计的主要指标。
（3）矿房的尺寸与矿柱尺寸；矿房尺寸与矿柱分布应相互协调，矿柱的分布及尺寸宜保持均匀一致，否则尺寸小的或支护面积大的矿柱，可能先期破坏而将载荷转嫁于相邻矿柱，造成大面积垮塌。
【国家自然科学基金】_露天转地下开采_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2013年 科研热词 露天转地采 露天转地下开采 边坡稳定性 露天转地下 边坡稳定性预测 边坡监测 边坡失稳 边坡动力响应 脆性硬岩 结构设计 经济效益 细观力学特性 等效塑性参数 相似材料 物理力学性质 演化机理 极差分析 方差分析 敏感性分析 控制措施 扰动岩质边坡 强震作用 强度折减法 强度准则 岩石力学 安全系数 大变形模式 复合型人工境界矿柱 地震载荷 动力冲击灾害 全球定位系统 人工境界矿柱 临界塑性应变 fssi-cas2d flac数值模拟 flac3d cwfs强度准则 推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
科研热词 露天转地下 数值模拟 边坡 高陡边坡稳定性 静动力学分析 钢筋混凝土假底 采空区 遗传算法 边坡失稳 蚁群算法 联合开采 稳定性分析 离散元pfc2d 矢量和法 有限元flac3d 料仓稳定 挂帮矿 嵌入式复合型人工矿柱 失稳概率 境界顶柱 地下采矿方法 地下开采扰动 shape metrix 3ห้องสมุดไป่ตู้ rfpa midas/gts flac3d 3dmine
推荐指数 3 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
露天转地下开采的平稳过渡方案与技术措施
第 ２１ 卷 第 １１ 期 ２０１２ 年 １１ 月
采选技术
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ． ２０１２
露天转地下开采的平稳过渡方案与技术措施
路 增 祥１，２， 孟 凡 明２， 蔡 美 峰１
（１．北京科技大学土木与环境工程学院，北京 １００８１２； ２．抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司，辽宁 抚顺 １１３００１）
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｓｔｅａｄｙ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅ
ＬＵ Ｚｅｎｇ－ｘｉａｎｇ１，２ ， ＭＥＮＧ Ｆａｎ－ｍｉｎｇ２ ，ＣＡＩ Ｍｅｉ－ｆｅｎｇ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆｕｓｈｕｎ Ｈａｎｋｉｎｇ Ａｏｎｉｕ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１，Ｃｈｉｎａ）
特征。 在露天转地下 开 采 过 程 中，由 于 矿 体 的 赋 存 状
态和矿床的开采技 术 条 件 的 差 异，以 及 露 天 与 地 下 开采的设计方案和 工 程 建 设 具 体 条 件 的 不 同，许 多 矿山采取了不尽相同的过渡方案。为确保露天开采 平稳过渡到地下开 采，实 现 露 天 转 地 下 开 采 期 间 矿 山生产能力的 平 稳 过 渡，李 斯 基 根 ［１］ 据 国 内 外 有 关 露天转地下开采矿 山 的 实 际 资 料，探 讨 了 实 现 露 天 开采不停产向地下开采过渡的相关问题。王运敏等 人［２］通过对露天转地下开采平稳过渡关键技术的 研 究，力求解决露天与 地 下 联 合 开 采 带 来 的 特 殊 技 术 问题，实现矿 山 生 产 的 平 稳 过 渡。 甘 德 清 等 人 结 ［３］ 合宽城建龙铁矿的开采现状和对稳产过渡的要求，
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收稿日期:2010-02-21基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BAB34B02);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(90401006);国家自然科学基金资助项目(50974031);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-10-0275);教育部基本科研业务费青年教师科研启动基金资助项目(N090301002)·
作者简介:杨宇江(1974-),男,辽宁丹东人,东北大学博士研究生;李元辉(1968-),男,辽宁大石桥人,东北大学教授·
第32卷第7期2011年7月东北大学学报(自然科学版)JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Vol.32,No.7Jul.2011
露天转地下开采境界矿柱安全厚度稳定性分析杨宇江1,李元辉1,尹国光2,韩洪江2(1.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110819;2.山东黄金归来庄矿业有限公司,山东平邑 273300)
摘 要:以归来庄金矿露天转地下开采过渡期为工程实例,采用FLAC3D软件,分别考虑静态和动态载荷,对预留境界矿柱的安全厚度展开分析·在动载时,采用常用的三角形波模拟爆破施工荷载,得到爆破振动作用下不同厚度境界的振动速度和应力的分布规律·根据两者之间的统计关系,并结合岩石的抗拉强度准则,分析了不同厚度境界矿柱发生破坏的临界振动速度·计算结果表明:垂直方向振动速度和拉应力最大值之间为线性关系,可采用质点最大振动速度作为安全判据·当矿房跨度分别为8,10和12m时,在动载作用下,最小安全厚度分别为8,14和18m·
关 键 词:采矿工程;境界矿柱;爆破荷载;数值模拟;振动速度中图分类号:TD323 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2011)07-1032-04
StabilityAnalysisofBoundaryPillarsSafetyThicknessforTransitionfromOpenPittoUndergroundMining
YANGYu-jiang1,LIYuan-hui1,YINGuo-guang2,HANHong-jiang2(1.SchoolofResources&CivilEngineering,NortheasternUniversity,Shenyang110819,China;2.GuilaizhuangGoldMineofShandongGoldGroupCo.,Ltd.,Pingyi273300,China.Correspondingauthor:YANGYu-jiang,E-mail:yyj-yangyujiang@163.com)
Abstract:BasedontheconditionsofopenpitandundergroundminingofGuilaizhuanggoldore,thestabilityofdifferentthicknessboundarypillarswasassessedwithconsideringtheeffectofstaticloadanddynamicload,respectively,byusingsoftwareofFLAC3D.Underdynamicload,
blastingconstructionloadwassimulatedwithusualtriangularwave,thevibrationvelocityandthestressdistributionlawsofdifferentthicknesswerethenachieved.Accordingtothestatisticalrelationshipandthetensilestrengthstandardsofrock,thethresholdvibrationvelocityfortheboundarypillarswithdifferentthicknesswasanalyzed.Theresultsshowedthattherelationshipbetweentheverticalvibrationvelocityandthemaximumtensilestressislinear.Themaximumvibrationvelocityofaparticlecanbeusedasthesafetycriterion.Whentheoreroomspanis8,10and12m,underthedynamicloads,theminimumsafetythicknessis8,14and18m,respectively.Keywords:miningengineering;boundarypillar;explosiveload;numericalsimulation;vibrationvelocity
在露天转地下开采的矿山中,为了保证过渡期的产量衔接,可采用露天与地下同时开采的方式[1],此时,需在露天坑底与地下采场间预留一定厚度的境界矿柱·但是境界矿柱也会给地下开采的安全带来隐患,如境界矿柱过薄,易造成境界矿柱突然间塌落,对作业人员和设备产生极大的威胁;因为矿柱回采率低,贫化率大,境界矿柱如果过厚又会造成矿产资源的浪费,同时增加掘进工程量和投资[2-3];而坑底的爆破作业是露天开
采中不可避免的,这势必对境界矿柱的稳定性产生影响·为此,本文以山东黄金归来庄矿业有限公司露天转地下开采过渡期为例,采用FLAC3D软件,就动载荷作用下不同跨度矿房的境界矿柱的稳定性展开分析·1 计算模型归来庄金矿位于沂沭断裂带中段西侧,平邑—方城凹陷的南部边缘,总体为倾向北东的单斜构造·区域内中生代岩浆岩较为发育,岩性主要为二长闪长玢岩、二长斑岩等·露天坑地面标高120～135m,目前采深-50m·数值模型选取南坡28线位置,沿矿体走向60m作为计算范围,下边界取-110m水平,上边界取至+25m马道,见图1所示·为便于计算,模型简化为准三维模式·图1 计算模型示意图(单位:m)Fig.1 Schematicdiagramofthecalculationmodel(unit:m)1.1 爆破冲击荷载和边界条件采用四川拓普数字设备有限公司生产的TOPBOX爆破振动智能监测仪对坑底爆破进行了震动测试·现场爆破参数为:钻孔半径7.5cm,孔深6m,孔倾角10°～15°,布孔间、排距为2m×2m,最大单响药量48kg·工程中使用2号岩石乳化炸药,自由面为靠近边坡的一侧·测点布置在爆心下方的-70m探矿巷,距爆心高差24m·为研究距爆源中远距离处岩体的振动情况,在本文中,采用三角形波的形式,把第一段爆破载荷以等效压应力施加到炮孔轴线与同排炮孔连心线所确定的-50m轮廓面上[4-7]·根据实测数据进行拟合,坑底爆破振动速度垂向衰减规律为v⊥=185.6Q13R1.86·(1)式中:v⊥为质点垂向振动速度,cm/s;Q为最大单响药量,kg;R为爆心距,m·取R为4m,Q为48kg代入到公式(1),得到-50m水平最大振动速度为156cm/s,进而根据爆破振动速度和应力之间的关系(见式(2))可算得最大振动荷载·σ=ρCpv·(2)式中:ρ为介质的密度,kg/m3;Cp为介质内的纵波波速,m/s;v为与波传播方向一致的质点振动速度,m/s·取ρ为2750kg/m3,Cp为3800m/s,求得载荷为16.3MPa·参照实测数据取载荷升压时间20ms,作用时间60ms,为了解爆破荷载结束后质点的响应情况,动力计算总持续时间取为0.3s·
由于计算区域埋深较小,不考虑构造应力的影响,在模型上边界x方向135～200m处施加0～4MPa的梯度载荷以模拟上覆岩体的自重·进行静力计算时,模型四周及底部施加速度约束·
动力计算时,选用静态边界条件和局部阻尼,阻尼系数为0.1571·模型中共划分96780个单元,106719个节点,经试算,符合l<(1/10～1/8)λ的要求,式中:l为单元最大尺寸,λ为输入波动的最短波长[8]·
1.2 计算方案计算方案依据采矿设计进行,由于矿区的充填系统未形成,采用空场法回采·首采水平拟定为-76m,设计采高为8～12m·计算过程中考虑3
种方案,即矿房跨度分别为8,10和12m,位于模型y方向中间的位置·矿房拉开后高度为4m,此后每步采高2m,以讨论预留境界矿柱,即矿房顶板的稳定性·计算过程采用Mohr-Coulomb准则,根据现场调查,模型范围内岩性简单,矿体上下盘均为斑岩,选取矿、岩体的力学参数分别为:弹性模量E为5.5,12.5GPa;泊松比为0.22,0.20;黏聚力c为0.4,0.8MPa;内摩擦角φ为42°,48°;抗拉强度σt为0.25,0.65MPa,密度ρ统一取2750kg/m3·
计算分二步进行:首先,进行分步回采的静力分析;然后,输入动力荷载,分析其在爆破荷载作用下的动态响应特征,以质点振动速度和岩体产生的附加拉、剪应力作为研究的重点进行讨论·
2 计算结果及分析
图2为采准工程完成前-76m沿脉巷水平径向(x方向)和垂直方向(z方向)FLAC3D计算得到的质点振动速度与现场监测结果的比较,数值记录点和现场实测点基本重合·可以看出,模拟结果与实测结果在衰减趋势上是基本相同的,但质点振动速度演变规律不完全一致·如果从质点振动速度最大值来看,实测结果与数值模拟结果相对误差在10%以内,垂向质点振动速度同式(1)的计算结果比较误差为17%,这主要是由于实测时的测点布置并不总是在爆心的正下方而导致的场地和衰减系数不完全一致·对比实测和模
1033第7期 杨宇江等:露天转地下开采境界矿柱安全厚度稳定性分析