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中国有色金属学报 2016年第3期26卷 648-654页

作者：吴爱祥沈慧明姜立春焦华喆王贻明北京科技大学金属矿山安全高效开采教育部重点实验室北京100083 华南理工大学土木与交通学院广州510641 河南理工大学土木工程学院焦作454000

利用Belem模型计算拱架效应对于充填体垂直应力的转化率,分析充填体3种应力状态下的目标强度(支撑围岩、侧向暴露自立、支撑设备),对比拱架效应引入前后充填体垂直应力降低比率。结果表明:谦比希铜矿窄长形充填体自重应力为0.4 MPa,拱... 详细信息

利用Belem模型计算拱架效应对于充填体垂直应力的转化率,分析充填体3种应力状态下的目标强度(支撑围岩、侧向暴露自立、支撑设备),对比拱架效应引入前后充填体垂直应力降低比率。结果表明:谦比希铜矿窄长形充填体自重应力为0.4 MPa,拱架效应转化后,充填体所受垂直应力仅为0.055 MPa,转化率达到86.25%,最大主应力为充填体宽度方向上的水平应力0.289 MPa;支撑围岩与设备要求强度1 MPa,自立要求强度0.2 MPa。窄长型充填体的目标强度设计应考虑拱架效应对于垂直应力的转化,从而降低相关技术经济指标。

关键词：膏体充填拱架效应窄长型充填体强度应力转化

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采场空区拱架效应与矿柱宽度及间距相依性分析

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中山大学学报（自然科学版） 2018年第6期57卷 1-7页

作者：姜立春王玉丹温勇华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640 中山大学地球科学与工程学院广东广州510275

为了充分利用岩体拱架效应提高矿山釆空区的稳定性,基于采空区岩拱拱轴内力及结构承载力的特征,构建空区岩拱的力学模型,采用无铰拱理论计算岩拱内力大小,推导出矿柱间距及宽度关于拱轴系数m及拱高h的数学表达式。分析了某大型金矿不同... 详细信息

为了充分利用岩体拱架效应提高矿山釆空区的稳定性,基于采空区岩拱拱轴内力及结构承载力的特征,构建空区岩拱的力学模型,采用无铰拱理论计算岩拱内力大小,推导出矿柱间距及宽度关于拱轴系数m及拱高h的数学表达式。分析了某大型金矿不同拱轴系数情况下,矿柱宽度及矿柱间距依存关系。结果表明:当矿柱宽度一定时,矿柱间距(l)随着拱轴系数(m)的减小而减小,当拱轴系数减小至零时,拱轴线趋近直线,岩拱效应逐渐消失;当矿柱间距一定时,矿柱宽度(d)随着拱轴系数(m)的增加而增大,变化曲率逐渐减小。工程验证表明,矿柱合理间距取28 m时,采场顶板安全状态良好,现场位移监测验证了其结果的可靠性,说明了空区顶板岩体拱架效应约束作用明显。

关键词：拱架效应无铰拱拱轴系数矿柱间距金属矿山

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基于拱架效应的充填采空区稳定性研究

基于拱架效应的充填采空区稳定性研究

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作者：陈鹏华南理工大学

学位级别：硕士

对于充填法开采的矿山,充填采空区的稳定是资源回收及安全开采的重要条件,如果采空区的充填接顶率低,将导致空区大范围垮塌,影响矿山生产安全,引发地表沉陷、破坏生态环境成为严重的工程地质灾害。因此,开展充填采空区的稳定性研究对矿... 详细信息

对于充填法开采的矿山,充填采空区的稳定是资源回收及安全开采的重要条件,如果采空区的充填接顶率低,将导致空区大范围垮塌,影响矿山生产安全,引发地表沉陷、破坏生态环境成为严重的工程地质灾害。因此,开展充填采空区的稳定性研究对矿山的安全生产具有十分重要的意义。论文以充填法开采矿山为研究背景,基于拱架效应及结构力学理论,通过理论分析、数值模拟及现场监测等方法,开展了相关研究,论文主要工作如下:(1)在分析采空区的破坏形式的基础上分析了影响了充填采空区的稳定性因素,包括空区结构因素及外部因素。分析了充填体拱架效应、土体拱架效应及岩体拱架效应等的表现形式。(2)分析了拱架效应影响下充填体内水平应力及垂直应力的分布规律,构建了充填体作用下底柱及间柱的弹性梁力学模型,研究了充填体拱架效应对采空区间柱、底柱及充填体稳定性的影响。(3)在研究充填体拱架效应对间柱、底柱稳定性影响的基础上,利用弹性力学理论及岩体极限强度准则,对间柱及底柱的安全尺寸进行计算分析,为矿山开采设计提供矿柱尺寸选择依据。(4)基于矿山顶板冒落特点及空区充填体的约束作用,构建空区顶板拱力学模型,开展不同充填接顶率下空区顶板轴力分析,推导出不同接顶率下最不利截面拱轴压应力表达式,依据临界轴力判别式,研究充填后采空区顶板的稳定性,提出维系顶板自稳的接顶率最小值,对矿山充填工程具有一定的指导作用。

关键词：拱架效应充填采空区矿柱顶板稳定性

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深部开采高应力作用下采空区拱架效应及案例分析

深部开采高应力作用下采空区拱架效应及案例分析

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作者：王玉丹华南理工大学

学位级别：硕士

深部开采是矿山发展的方向。随着开采深度的增加,高温、高压、高应力逐渐增强,极易诱发顶板开裂、围岩冒落、覆岩滑移等一系列地质灾害事故,造成重大人员伤害及经济损失。充分利用岩体拱架自承载能力,可以提高深部开采空区稳定性,降低... 详细信息

深部开采是矿山发展的方向。随着开采深度的增加,高温、高压、高应力逐渐增强,极易诱发顶板开裂、围岩冒落、覆岩滑移等一系列地质灾害事故,造成重大人员伤害及经济损失。充分利用岩体拱架自承载能力,可以提高深部开采空区稳定性,降低开采成本。因此,开展该领域理论与关键技术研究,具有十分重要的意义。论文以某大型矿山深部开采采空区为研究对象,基于拱架效应及安全系数理论,采用理论分析、现场调研、位移监测及工程验证等方法,研究深部高应力条件下,采空区拱架效应与采场结构尺寸相依性问题。论文主要工作如下:(1)在研究拱形结构的相关理论与方法的基础上,包括两铰拱、三铰拱与无铰拱的力学模型及内力分析方法等,结合某大型铜矿山地下深部开采复杂环境,详细研究了影响采空区拱架效应的内部因素、外部因素及主控因素等。最终选取适合该矿山的拱形结构力学模型与分析方法。(2)提出了矿柱综合安全系数计算方法。通过分析复杂荷载作用下均质矿柱破坏过程,构建矿柱力学模型,研究不同崩落体高度及矿柱尺寸情况下,综合安全系数变化规律,确定矿柱合理回采尺寸,为采场布置提供依据。(3)在确定矿柱合理回采尺寸(矿柱间距及宽度)的基础上,构建顶板无铰拱力学模型,推导出矿柱间距及宽度与拱轴系数之间的关系式。研究矿柱间距及宽度随着拱轴系数变化规律,揭示采空区拱架效应与矿柱尺寸相依性,为矿山回采采空区结构尺寸设计提供理论指导。(4)基于采空区拱架效应与矿柱尺寸相依性及深部开采复杂环境,构建岩体无铰拱力学模型,推导出高应力作用下,采场拱架效应与采空区结构尺寸(采场跨度、矿柱宽度)之间的关系式,并分析其内生关系。研究成果为深部高应力矿山采场结构参数设计、提高采空区本质安全水平及提升金属矿产资源回收率等,提供理论指导,具有一定的工程应用价值。

关键词：深部高应力拱架效应采场尺寸无铰拱综合安全系数

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考虑拱架效应和后壁剪切力的充填体强度模型

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山西焦煤科技 2022年第5期46卷 19-23,56页

作者：瞿晨明山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

充填体稳定性在地下矿山安全生产中非常重要,以卧虎山铁矿回采充填后单侧揭露的胶结充填体为研究对象,综合考虑充填体内拱架效应和后壁剪切力的影响,建立更加符合现场实际的胶结充填体强度力学模型,研究其变化规律并应用于工程。研究结... 详细信息

充填体稳定性在地下矿山安全生产中非常重要,以卧虎山铁矿回采充填后单侧揭露的胶结充填体为研究对象,综合考虑充填体内拱架效应和后壁剪切力的影响,建立更加符合现场实际的胶结充填体强度力学模型,研究其变化规律并应用于工程。研究结果表明,考虑拱架效应和后壁剪切力的充填体强度模型预测值受充填体粘聚力影响最大,呈现线性负相关;充填体的结构参数对本文强度模型预测值影响较小,随着结构参数的增大,曲线变化平滑;充填体与围岩接触面越粗糙,黏附系数和内摩擦角系数越大,充填体所需自立强度预测值越小。通过现场验证,该强度模型可满足安全性和经济性的目的。

关键词：拱架效应剪切角充填体强度力学模型

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