金属矿山

作者：卢宏建,牟超,武捷

单位：1. 华北理工大学矿业工程学院,河北 唐山 063210;2. 河北省矿业开发与安全技术实验室,河北 唐山 063210

关键词：充填采矿,充填体—边界介质组合体,非线性接触面,剪切力学特性,数值模拟,

基金：河北省自然科学基金项目(编号:E2021209006)。

充填体—边界介质组合体接触面的剪切力学特性与参数是研究充填采场应力分布与充填体揭露稳定性评价的基础数据。通过室内直剪试验与RFPA3D 数值模拟试验联合手段,对3 种灰砂配比(1 ∶4、1 ∶8 和1 ∶20)、4 种接触面法向应力(50 kPa、100 kPa、150 kPa 和200 kPa)的充填体—边界介质组合体(充填体—围岩、充填体—矿体、胶结充填体—非胶结充填体)的剪切力学特性与声发射特征、黏聚力和内摩擦角参数变化规律进行了分析。结果表明:随灰砂配比降低,充填体—围岩组合体峰值剪切强度减少,破坏模式由脆性变为延性,破坏形态由颗粒粘连、块状粘连到凸起体尖端被剪断。灰砂配比1∶4 组合体发生破坏时剪切应力垂直下降,振铃计数率突然骤增,其他阶段振铃计数率相对较小。灰砂配比1∶8 和1∶20 组合体从裂隙压密到破坏阶段,声发射振铃计数率密集,剪切过程中有明显剪胀变形;充填体—边界介质组合体接触面的峰值剪切强度随法向应力、灰砂配比降低而减少。胶结充填体—围岩接触面峰值剪切强度略小于胶结充填体—矿体强度,胶结—非胶结充填体组合体峰值强度远小于胶结充填体—矿岩组合体,接近非胶结充填体自身强度;充填体—边界介质组合体接触面的黏聚力和内摩擦角随灰砂配比降低而减少。充填体—围岩与充填体—矿体黏聚力和内摩擦角接近,胶结—非胶结充填体组合体黏聚力和内摩擦角参数远小于胶结充填体—矿岩组合体。研究结果拓展了充填体—边界介质组合体剪切力学特性获取方法,为充填采场稳定性分析提供了基础数据。

来源：2024年第2期

《金属矿山》期刊编辑部

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