發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 01:01

【摘要】：采空區(qū)群的頂板屬于礦山相對薄弱的部位,也是金屬地下礦山最主要的災(zāi)害源之一,通常表現(xiàn)為頂板冒落,嚴(yán)重甚至采空區(qū)貫通。一旦發(fā)生事故,往往會造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。采空區(qū)穩(wěn)定性影響因素有很多,最主要的兩個(gè)因素是圍巖自重應(yīng)力荷載和爆破生產(chǎn)作業(yè)所產(chǎn)生的爆破震動。因此,本文主要從靜力作用和動力沖擊作用兩個(gè)方面,利用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析研究采空區(qū)頂板在巖體自重應(yīng)力作用下和爆破振動動力荷載作用下的穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容有:(1)通過查閱大量文獻(xiàn)分析總結(jié)了自重狀態(tài)下采空區(qū)頂板的破壞類型和失穩(wěn)機(jī)理及穩(wěn)定性影響因素,建立采空區(qū)頂板失穩(wěn)破壞力學(xué)模型;在動力方面,對爆破地震波的形成、傳播和作用機(jī)理,探討其對采空區(qū)穩(wěn)定性影響。(2)利用彈性力學(xué)理論與礦山工程實(shí)際相結(jié)合,將頂板簡化為兩端固定的固支梁模型,并通過理論分析計(jì)算固支梁在均布荷載作用下的受力情況,推導(dǎo)出其應(yīng)力、位移解析式。并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合MATLAB軟件分析頂板的垂直位移曲面和應(yīng)力曲面的變化規(guī)律,并探討了頂板厚跨比對垂直位移和應(yīng)力的影響規(guī)律,最后將頂板厚度計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)例相結(jié)合得到該礦山合適的頂板厚度。(3)在完成彈性固支梁的物理模型計(jì)算后,應(yīng)用3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC 3D等多個(gè)軟件相互耦合技術(shù)建立復(fù)雜采空區(qū)三維力學(xué)數(shù)值計(jì)算模型,并模擬開挖了一、二號采空區(qū),計(jì)算分析僅在自重狀態(tài)下的位移、應(yīng)力、塑形區(qū)、地表沉降等變化情況以及頂板厚度對采空區(qū)穩(wěn)定性影響。(4)在模擬了礦體開挖后靜力荷載的基礎(chǔ)上,在二號采空區(qū)每一層空區(qū)底板施加簡諧波動力荷載,分析動力荷載作用下,空區(qū)頂板的位移、應(yīng)力、塑形區(qū)及質(zhì)點(diǎn)速度變化情況,并與靜力荷載作對比,來說明動力荷載對頂板穩(wěn)定性的影響程度。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD327.2
【圖文】：

研究技術(shù)路線

；空區(qū)頂板的隨著跨度增大，頂板受到的拉應(yīng)力會減小，但受到的壓應(yīng)力會增容易發(fā)生折斷垮落；還有，礦山開采作業(yè)時(shí)，頻繁使用爆破作業(yè)所產(chǎn)生的地震頂板會產(chǎn)生動荷載沖擊作用，頂板累積損失達(dá)到一定程度時(shí)會發(fā)生失穩(wěn)破壞。 爆破震動對頂板的影響.1 爆破地震波的形成炸藥在巖體中爆炸時(shí)，其少部分能量以彈性波的形式傳播出去，所引起的一系動稱為爆破地震效應(yīng)[49]。根據(jù)查閱大量文獻(xiàn)資料表明，當(dāng)炸藥在巖體中爆炸時(shí)量高溫高壓的氣體瞬間對藥包半徑的 3～7 倍的巖石產(chǎn)生極高的沖擊荷載，形擊波，占爆破能量的 60%。而后壓力、速度、能量又急速下降衰減為爆炸應(yīng)力破能量的 30%，其傳播范圍為藥包半徑的 8～150 倍，對爆破中區(qū)的巖石自由面拉伸作用。最后，能量繼續(xù)衰減為地震波，只占爆破能量的 10%，其傳播范圍徑的 150 倍以上，對巖體產(chǎn)生彈性震動。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄧飛;韓曉亮;胡龍飛;廖聲銀;宋志偉;宋彥超;;爆破震動對巷道穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2015年10期

2 馮雪飛;羅周全;汪偉;路凡;;采空區(qū)失穩(wěn)辨析的RS-CPM方法研究及應(yīng)用[J];黃金科學(xué)技術(shù);2015年03期

3 程秋亭;鄧飛;陳艷紅;夏弋江;王曉軍;;采空區(qū)穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析[J];有色金屬科學(xué)與工程;2015年02期

4 段瑜;趙培;寧齊元;趙云勝;;非煤礦山采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理及穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析[J];安全與環(huán)境工程;2014年06期

5 王運(yùn)森;閆騰飛;安龍;;基于三維激光掃描的復(fù)雜空區(qū)點(diǎn)云處理技術(shù)研究[J];有色金屬科學(xué)與工程;2015年02期

6 楊卓明;趙耀江;吳兵;;基于UDEC采場上覆巖層應(yīng)力分布及破壞規(guī)律研究[J];煤炭技術(shù);2014年08期

7 周偉永;饒運(yùn)章;汪弘;李安平;;基于FLAC~(3D)的采場穩(wěn)固性數(shù)值模擬研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2014年02期

8 張海波;宋衛(wèi)東;付建新;;大跨度空區(qū)頂板失穩(wěn)臨界參數(shù)及穩(wěn)定性分析[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2014年01期

9 周宗紅;侯克鵬;任鳳玉;;跑馬坪鉛鋅礦采空區(qū)穩(wěn)定性分析及控制方法[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2013年06期

10 費(fèi)鴻祿;楊衛(wèi)風(fēng);張國輝;郝偉東;;金屬礦山礦柱回采時(shí)爆破荷載下采空區(qū)的圍巖穩(wěn)定性[J];爆炸與沖擊;2013年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 刁心宏;房柱式采礦地壓動態(tài)控制及人工智能應(yīng)用研究[D];東北大學(xué);2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 馮弟前;大紅山銅礦盤區(qū)穩(wěn)定性的數(shù)值模擬研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

2 陶雪芬;湖南柿竹園多金屬礦地壓監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

3 陳贊成;跑馬坪礦采空區(qū)穩(wěn)定性分析及處理措施研究[D];昆明理工大學(xué);2006年

本文編號：2716846