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废石尾砂充填结构体应力分布与覆岩变形移动规

文章出处:培新矿机责任编辑:suqing作者:网络人气: 发表时间:2022-10-21 11:07 字体大小:【

2.2 试验监测方案

为了研究采场开挖及充填过程对地表沉降的影响,在地表设置5个测量点,从试验开始到结束利用千分表进行全程测量,在每次开采充填试验前后记录千分表数值,待全部试验结束后每12h记录一次数据,共记录10次。监测点标号从左到右依次设为A、B、C、D和E点。针对开采矿层对上部顶板的影响作用,在模型制作中每个条带矿体正上方30mm处放置土压力盒,共计10个。从试验开始时不间断连续记录数据直至试验结束。应变片粘贴于开采条带矿体围岩上,每一监测点均以“T”字形状粘贴,便于同时监测水平与垂直方向位移。每个条带充填体待表面凝结后再以“T”字形状粘贴应变片。为充分记录废石尾砂充填结构体及矿体围岩应力变化数据,待开采、充填过程全部结束之后再进行为期5d的监测记录,确保废石尾砂交替充填采场应力平衡后再结束试验,保证数据的准确性。应变片粘贴过程如图4所示。



 

2.3 试验开采充填方案

开挖、充填总过程共分为12个时步,各时步之间间隔12h。因相似模型实际操作空间有限,故条带矿体开挖完毕后再进行充填作业,模拟开采与充填作业同时进行。第1时步开挖1号条带矿体,第2时步开挖2号条带矿体,第3时步开挖3号条带矿体,并在1号条带矿体位置充填废石胶结充填骨料,形成1号条带充填体;第4时步开挖4号条带矿体,并在2号条带矿体位置充填尾砂胶结充填骨料,形成2号条带充填体;以此类推,交替充填废石或尾砂胶结充填骨料。等到第10时步,开挖10号条带矿体,在8号条带矿体位置充填尾砂胶结充填骨料,形成8号条带充填体。第11时步是在9号条带矿体位置充填废石胶结充填骨料,形成9号条带充填体。第12时步是在10号条带矿体位置充填尾砂胶结充填骨料,形成10号条带充填体。整个开采充填过程至此结束。

3 相似模拟试验结果分析3.1 顶板应力演化分析

3号条带矿体顶板垂直方向的时间一应力关系如图5所示。3号条带矿体开挖卸载顶板部分应力,顶板呈现受拉状态。拉应力值随着开采充填的进行而变大,速率则随着开采的进行而减小,在3号条带矿体开采充填试验结束后的10 000 min 应力值稳定在0.12MPa附近。整个开采过程存在一些波动,这是因为在开采其他条带矿体时会对顶板围岩产生扰动,但相对于整体趋势影咱不大。

3.2 矿体应力演化分析

第1时步各条带矿体顶板的相对应力变化情况如图6所示。由图6可知:第1时步开采1号条带矿体后应力随着开采扰动应力值迅速上升,在2000到达最高值0.048 MPa,表明开挖对条带矿体顶板的应力影响是迅速且剧烈的。开采对条带矿体上部顶板的扰动达到顶点后,内部应力开始重新分布达到再平衡,经过3500s回落至0.013 MPa并保持稳定。相邻的2号条带矿体顶板也受到相同的外力干扰,但由于荷载守恒原理,1号条带矿体上部顶板部分荷载转移到2号条带矿体上部项板,经过开采扰动后顶板应力重新分布,较开采之前的应力值减少0.010 MPa。此次开挖过程对其他8个监测点无明显影响,表明开挖过程虽然对周围围岩的应力值有所影咱,但影响范围有限,且在5500。内作用结束。

第10时步各条带矿体顶板的相对应力变化情况如图7所示。由图7可知:9号条带矿体顶板在受到开采扰动后应力开始趋向于平衡,但由于相邻的9号条带矿体已被开采形成采空区,在10号条带矿体开采结束后两顶板均处于悬空状态,两处顶板的应力值趋于一致,在开采开始900a后9号、10号条带矿体顶板处于悬空状态,顶板压力转移到未采矿岩和已经回填的条带充填体,故两处顶板的压力值趋于稳定。3.3 矿山地表沉降值演化分析

本研究结合千分表监测数据绘制了5个地表监测点的时间一位移曲线,如图8所示。随着开挖推进,地表各监测点的位移值均随时间的增加面增大,

 

未完待续


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