基于3种计算方法的采空区顶板稳定性综合分析摘要
采空区的顶板稳定是地采作业安全的前提,以某铝矿为研究对象,在现场具有代表性的部位取样,通过室内岩石力学试验并采用Hoek-Brown强度准则折算出采场矿岩力学参数,分别运用简支梁理论、荷载传递交线法和厚跨比法计算分析了该矿山一期3#采场的稳定性。采用简支梁理论并结合数值模拟分析可知,跨度最小为21.6 m的岩梁下表面的拉应力为4.79 MPa,大于顶板的抗拉强度4.44 MPa;岩梁极限跨度为20.82 m,小于岩梁最小段跨度21.6 m;最小跨度岩梁中部下沉量达到2.3 m,可判定此岩梁将发生破坏。采用荷载传递法分析得知,当β取35°时,采空区安全跨度为2.8 m;β取30°时,安全跨度为2.3 m,3#采场内各矿柱之间的距离远大于安全跨度,即采空区会发生顶板失稳。使用厚跨比法分析得知,当安全系数为1.0时,保持直接顶稳定的极限跨度为4 m;当安全系数取1.5时,保持直接顶稳定的跨度为2.66 m;3#采场内各矿柱的间距远大于极限跨度。综合分析可知,该矿山采空区的顶板稳定性差,需要增加矿柱数量,并对现有矿柱进行加固,或用混凝土矿柱置换。
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