【摘 要】
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针对柿竹园多金属矿特大采空区条件下大尺度岩体结构稳定性的重大地压灾害技术难题问题,在工程现场进行的实地节理裂隙调查和统计分析的基础上,利用CSIR地质评价体系对岩体进
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针对柿竹园多金属矿特大采空区条件下大尺度岩体结构稳定性的重大地压灾害技术难题问题,在工程现场进行的实地节理裂隙调查和统计分析的基础上,利用CSIR地质评价体系对岩体进行质量分级;最终主要以Hoek-Brown准则为基础,结合其他方法,综合确定了岩体力学参数。采用地下工程开挖支护的施工力学以及ANSYS软件对开挖的模拟原理,再结合工程稳定性能量计算的基本原理和应力应变能量分析,获取弹性能密度、能量释放率的计算方案;建立大尺度岩体结构的大型三维有限元模型,对ANSYS进行“能量分析”二次开发,分析不同开挖工况下上覆垂悬岩体及矿柱中应力、能量分布情况以及能量释放率;结合现场微震监测技术,分析微震监测结果,对数值算法进行对比分析和验证;在数值计算和微震监测技术综合研究的基础上,研究下一步矿柱回采方案,分析各种优化指标,确定大范围矿柱回采的最优顺序。
通过本文研究,得到岩体基本力学参数;岩体中采空区底板以及垂悬岩体底部、“尖角”处的第一主应力为拉应力,第三主应力大部分为压应力,矿房边墙、边帮以及矿房右侧均应力较大;靠近爆破区域的岩体积聚了更多的能量;矿柱中不大可能发生岩爆及失稳;矿柱中部弹性能密度普遍较顶部和底部的大,但能量最大的出现在矿柱底部;计算得到的平均能量释放率较小,岩体及矿柱的总体稳定性良好;矿房上部岩体的开挖促使矿柱能量转移或者释放,垂悬岩体积蓄更多弹性能;而矿柱及矿柱顶的矿体的开挖则使剩余矿柱以及垂悬岩体积蓄更多能量;现场微震监测结果与数值计算监测结果基本吻合,体现了数值计算方案的合理性,数值计算得到的危险区域比实际微震发生的区域大,且更全面;通过对本文提出的能量释放率突变指标,同时结合其他优化指标发现,一次性爆破、开采的范围应尽量减小,若进行矿柱的进一步回采,应尽量先开采、爆破P2方向,C6至C7范围内的矿柱,然后再开采P4方向,C5至C6范围内的矿柱。
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