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倾斜矿体采空区非对称顶板-矿柱结构体协同承载机理 被引量:1
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作者 姜立春 李金柱 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期329-343,共15页
为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶... 为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶板变形特征及矿柱失稳破坏模式,研究其协同承载机理。结果表明:顶板变形、矿柱失稳破坏模式受采空区倾角θ和跨度比λ的双重影响,顶板变形大小随着θ的增加表现为双增长率,与λ的关系伴随着θ的变化而变化。矿柱失稳破坏模式受θ的影响程度随着λ的增加而减小,当0°<θ≤30°时,矿柱主要为小偏心受压破坏;当θ=0°和30°<θ≤60°时,随着λ值的增加,矿柱破坏模式从大偏心受压破坏向小偏心受压破坏转变。顶板维系采空区稳定的能力随着θ的增加逐渐降低,矿柱维系采空区稳定的最优λ值随着θ的增加逐渐减小,矿柱约束顶板变形作用大小随着λ的增加而降低。数值模拟和工程实例验证了理论计算结果的可靠性,为地下空场法矿山安全开采提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 非对称空区 顶板-矿柱 倾斜矿体 偏心载荷 协同作用
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采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型研究 被引量:8
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作者 孙琦 卫星 +2 位作者 张淑坤 邢洋 母倩雯 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期120-123,共4页
为分析采空区顶板-矿柱体系的稳定性,并预测采空区的稳定时间,采用薄板理论、流变力学和损伤力学理论,建立了采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型。在此模型基础上推导采空区顶板挠度的微分方程,根据采空区顶板在不同阶段的边界条件采... 为分析采空区顶板-矿柱体系的稳定性,并预测采空区的稳定时间,采用薄板理论、流变力学和损伤力学理论,建立了采空区顶板-矿柱体系蠕变损伤力学模型。在此模型基础上推导采空区顶板挠度的微分方程,根据采空区顶板在不同阶段的边界条件采用伽辽金方法对该微分方程进行了求解,并在排山楼金矿老采空区进行了工程应用,将预测结果与现场监测结果进行了对比分析,验证了模型的可靠性。研究表明:建立的力学模型能够较准确地运用于采空区稳定时间预测;矿柱的流变变形随时间延长逐渐增大,如不采取加固措施,排山楼金矿老采空区将出现顶板-矿柱体系的坍塌。 展开更多
关键词 安全工程 采空区 顶板-矿柱体系 蠕变损伤 力学模型
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多向荷载作用下采空区顶板-矿柱流变力学模型 被引量:4
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作者 孙琦 张向东 +2 位作者 张淑坤 卫星 母倩雯 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期679-684,共6页
为分析多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系的稳定性,将采空区顶板简化为弹性薄板,将矿柱简化为符合Kelvin-Voigt模型的粘弹性体,基于弹性板理论和流变力学理论建立多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系流变力学模型,研究垂直荷载和水平荷... 为分析多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系的稳定性,将采空区顶板简化为弹性薄板,将矿柱简化为符合Kelvin-Voigt模型的粘弹性体,基于弹性板理论和流变力学理论建立多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系流变力学模型,研究垂直荷载和水平荷载共同作用下的采空区顶板-矿柱体系力学特性,推导采空区顶板的控制方程并采用伽辽金方法进行求解。将建立的流变力学模型应用于某煤矿老采空区稳定时间的预测之中,将预测值与现场监测数据进行了对比分析,验证了模型的可靠性。实践表明,建立的多向荷载作用下采空区流变力学模型能够有效地应用于采空区顶板-矿柱体系稳定时间的预测之中。 展开更多
关键词 采空区 顶板-矿柱体系 多向荷载作用 流变力学模型
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基于采矿环境再造的空区顶板-矿柱系统协同作用
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作者 周晓超 《昆明冶金高等专科学校学报》 CAS 2021年第5期28-37,共10页
为研究空区系统动态演化过程中的协同稳定规律,运用三维有限元3D-σ,以某具体工程实际为背景进行了空区顶板-矿柱系统协同作用研究,得出各模拟方案顶板-矿柱系统安全率、塑性区和应力场的分布;探索了空区系统协同处理模式力学响应;从协... 为研究空区系统动态演化过程中的协同稳定规律,运用三维有限元3D-σ,以某具体工程实际为背景进行了空区顶板-矿柱系统协同作用研究,得出各模拟方案顶板-矿柱系统安全率、塑性区和应力场的分布;探索了空区系统协同处理模式力学响应;从协同理念出发,为保证后续矿体安全开采提出块石充填采矿环境再造技术进行矿体原有环境修复方案。有限元研究结果表明:协同发展具有条件性,当顶板跨度为15m、20m、30m时对应协同矿柱结构尺寸为3m、4.5m和6m,空区系统顶板为大理岩、玄武岩时极限暴露面积指标分别为1000m^(2)、1600m^(2);以现有方式进行后续矿体开采,应力集中现象明显,顶板最大拉应力为3.496MPa,低于围岩极限强度,安全率为0.924,低于临界状态;在块石充填环境改造后,最大拉应力降至1.655MPa,安全率为1.229,应力场、安全率明显改善,能确保后续矿体开采期间系统协同稳定。 展开更多
关键词 空场法 顶板-矿柱系统 采矿环境再造 协同作用 数值模拟
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基于尖点突变理论的大团山矿床盘区顶板-矿柱稳定性分析 被引量:1
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作者 钱柏青 《中国矿业》 北大核心 2015年第S1期308-310,共3页
铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研... 铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研究盘区顶板-矿柱系统的稳定性,为大团山矿床的矿柱回采方案评价探索了实用的评估技术。 展开更多
关键词 冬瓜山铜矿 大团山矿床 顶板-矿柱稳定性 尖点突变模型
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采空区顶板-矿柱支撑系统失稳破坏研究 被引量:1
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作者 雷忠平 姜立春 付建生 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2023年第11期53-60,共8页
为研究采空区顶板-矿柱的失稳破坏机制,在现场调查某地下大理岩矿的基础上,以采空区最薄弱区域为对象,构建了顶板-矿柱支撑系统力学模型,推导出顶板-矿柱支撑系统最大拉应力计算公式,分析了矿柱间距、矿柱宽度、顶板厚度及顶板跨度对采... 为研究采空区顶板-矿柱的失稳破坏机制,在现场调查某地下大理岩矿的基础上,以采空区最薄弱区域为对象,构建了顶板-矿柱支撑系统力学模型,推导出顶板-矿柱支撑系统最大拉应力计算公式,分析了矿柱间距、矿柱宽度、顶板厚度及顶板跨度对采空区顶板最大拉应力的影响。结果表明:受上覆围岩荷载作用,采空区最薄弱区域为中部区域,应力主要集中于顶板,失稳破坏形式为顶板受拉破坏;其他因素不变的条件下,矿柱间距为12 m时,采空区顶板最大拉应力值最小,最大拉应力随矿柱间距增大先减后增;采空区顶板的拉应力与矿柱宽度、顶板厚度呈负相关,随着矿柱宽度增大,最大拉应力逐渐减小;随着顶板厚度增大,最大拉应力急剧减小;顶板跨度越大,最大拉应力越大,增大速率保持稳定。数值模拟结果及工程实例验证了理论计算公式的科学性和合理性。 展开更多
关键词 顶板-矿柱支撑系统 采空区 薄板理论 数值模拟 地下大理岩矿
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沉积型铝土矿采空区矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳分析 被引量:3
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作者 姜立春 谢波 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1767-1773,1787,共8页
基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征,借助能量耗散理论和突变理论,构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型,研究受结构弱面影响的系统失稳机制,分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移... 基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征,借助能量耗散理论和突变理论,构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型,研究受结构弱面影响的系统失稳机制,分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移失稳是由支撑系统的内控因素和外控因素协同作用的结果.外控因素既定条件下,各内控因素敏感度由大到小依次为:采空区跨度b,矿柱宽度a,软弱带厚度B,结构弱面倾角θ,矿柱屈服区宽度c.软弱带厚度B和结构弱面倾角θ的敏感度略小于采空区跨度和矿柱宽度的敏感度,在实际工程中,应密切关注结构弱面因素的影响.晨光铝土矿工程实例验证了计算结果的可靠性.研究成果可为此类矿山采场参数设计提供依据. 展开更多
关键词 矿柱-顶板支撑系统 滑移失稳 结构弱面 铝土矿 突变理论
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Analysis of roof and pillar failure associated with weak floor at a limestone mine 被引量:5
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作者 Murphy Michael M. Ellenberger John L. +1 位作者 Esterhuizen Gabriel S. Miller Tim 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2016年第3期471-476,共6页
A limestone mine in Ohio has had instability problems that have led to massive roof falls extending to the surface. This study focuses on the role that weak, moisture-sensitive floor has in the instability issues.Prev... A limestone mine in Ohio has had instability problems that have led to massive roof falls extending to the surface. This study focuses on the role that weak, moisture-sensitive floor has in the instability issues.Previous NIOSH research related to this subject did not include analysis for weak floor or weak bands and recommended that when such issues arise they should be investigated further using a more advanced analysis. Therefore, to further investigate the observed instability occurring on a large scale at the Ohio mine, FLAC3 D numerical models were employed to demonstrate the effect that a weak floor has on roof and pillar stability. This case study will provide important information to limestone mine operators regarding the impact of weak floor causing the potential for roof collapse, pillar failure, and subsequent subsidence of the ground surface. 展开更多
关键词 Underground limestone Ground control Case study Weak floor Instability
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Ground subsidence induced by pillar deterioration in abandoned mine districts 被引量:7
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作者 LUO Rong LI Guang-yue +3 位作者 CHEN Lu YANG Qi-yi ZANG Chuan-wei CAO Wen-zhuo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第7期2160-2172,共13页
When roadways are constructed above or adjacent to heavily mined regions, the ground subsidence caused by pillar collapse inflicts severe damage on these roadways. In this study, some surface subsidence events were fi... When roadways are constructed above or adjacent to heavily mined regions, the ground subsidence caused by pillar collapse inflicts severe damage on these roadways. In this study, some surface subsidence events were first reviewed to present roof caving characteristics caused by pillar failure. The bearing characteristic and failure pattern of a single pillar with or without effect of discontinuity were further numerically simulated using distinct element code(3 DEC). It was found that the spalling of pillar or slippage of discontinuity would damage the bearing capacity of pillar during the failure process. The stress at the pillar core could be greater than uniaxial compressive strength of the pillar. However, when a discontinuity runs through a pillar, the slippage of discontinuity would significantly degrade the bearing capacity of the pillar. In pillar support system, if any pillar unexpectedly degrades or loses its bearing capacity, the load transferred from the degraded pillar acts on neighboring pillars, and the shear force also increases at relevant positions. However, the roof cutting and surface subsidence characteristics would perform in different patterns. In some cases, surface subsides slowly;in the worst scenario, shock bump may be induced by pillar and roof collapse. 展开更多
关键词 SUBSIDENCE deteriorating pillar failure process roof cutting
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