基于PFC2D自然崩落法底部结构受力变化规律研究

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作者周杭
来源昆明理工大学
出版年2017
摘要
自然崩落采矿法底部结构是整个采矿方法的“心脏”所在,底部结构的破坏将对矿山的生产及人员的安全造成不可估量的影响。本文以“云南迪庆有色金属有限公司普朗铜矿底部结构稳定性研究”为背景。在云南迪庆有色金属责任有限公司普朗铜矿提供的地质资料的基础上,采用岩体力学理论、筒仓理论对普朗铜矿首采区矿体开采过程中底部结构应力变化规律进行理论分析。同时通过数值模拟软件PFC2D模拟矿体拉底、崩落、放矿。通过模拟得出拉底推进线前方应力变化规律,放矿时次级矿柱、漏斗部分应力变化规律进行模拟分析,并提出了合理的放矿顺序。本文主要开展的研究工作如下:1.基于岩石力学、材料力学理论分析拉底空间形成时采场围岩应力及采场围岩在弹性、塑性状态下,拉底推进线前方应力变化规律。2.根据自然崩落法矿体崩落过程,通过压力拱理论总结分析了压力拱在崩落过程、工作面向前推进过程中的演化规律。分析了后拉底式、预拉底式及前进式拉底方式下底部结构的受力特征。采用PFC2D软件模拟拉底,崩落过程,分析总结了拉底推进线前方应力变化规律及应力集中区范围。3.采用JANSSEN公式、筒仓理论公式对覆盖层下压力进行理论计算,并与模拟值进行对比。建立5种覆盖层厚度放矿模型,对比分析多漏斗、单漏斗放矿下底部结构上应力,提出合理的放矿方式。分析放矿时的高动态应力在放矿漏斗各处的应力,分析漏斗处受高动态应力影响最大部位。本文分析计算所采用的数据均来自现场实际,与生产紧密结合,可以预见所得结果对现场生产和建设特别是矿山支护提供重要的理论依据。

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