金属矿山

作者：王永增王心泉,王润冯春,曹洋孟磊磊吴恩泽

单位：1. 鞍钢集团矿业有限公司齐大山分公司，辽宁 鞍山 114000；2. 中国科学院力学研究所，北京 100190；3. 中国科学院大学工程科学学院，北京 100049

关键词：采空区,顶板厚度,量纲分析,数值模拟,

基金：“十三五”国家重点研发计划项目（编号：2016YFC0801603）。

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生，采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全，确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂，与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式，得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上，借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型，通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数，计算采空区顶板的安全系数，研究以上因素对采空区稳定性的影响规律，识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型，得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系，采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大，采空区高度对临界顶板厚度无影响；黏聚力对采空区安全系数影响最大，采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之；采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。

来源：2021年第05期

《金属矿山》期刊编辑部

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