5 普庆铁矿矿震发生机理研究.PDFVIP

维普资讯 第 31卷第 2期 Vo1．31，NO．2 2008年 4月 Apr．2008 普庆铁矿矿震发生机理研究 欧阳治华 ，姚高辉 ，许梦国，朱权洁 (武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 ，430081) 摘要 ：以湖北省大冶市灵乡普庆铁矿矿震灾害为例 ，通过三维有 限元数值分析和 RMR岩体分类评分以及采 场爆破诱发应 变能释放 成因分析 ，研 究了矿震 发生的机理 ，并利 用 RMR ／o 岩体破 坏类型分 类方法分析 了 矿震发生所具备 的必要条件 。这种综合分析方法为矿 山和岩土工程设计提供 了一种新 的途径来预测工程岩 体可能发生的变形和包括矿震在 内的地质灾害。分析结果表明，普庆铁矿一393m水平具备发生矿震的地质 条件和力学因素，由于采矿爆破作业对采场整体刚度 系数 的弱化影响，诱发应变能的突然释放 ，最后导致 “4· 6”矿震 ，这与现 场 实际数据吻合 。 关键词 ：矿震 ；应变能释放 ；RMR岩体分类 中图分类号 ：TD313 文献标志码 ：A 文章编号 2008)020155O4 在金属矿 山采空区，应力集 中引发 的矿震危 间的关系分析。 害具有一定 的普遍性。矿震发生时，由于大量应 1 有限元计算分析 变能的突然释放 ，可能导致大范围的岩体 突然破 坏和冒落 ，使整个矿井 、巷道或采场报废 ，造成人 采场围岩的应力集中，可造成岩体内积聚大 员伤亡和设备破坏。大量应变能的突然释放造成 量应变能，从而有可能导致矿震 的发生。目前普 的动力学效应波及到地面 ，就成为矿区范围内人 庆铁矿设有 8个开采水平 ，分别为一304，一325， 为诱发的地震灾害 【1q]。湖北省大冶市灵乡普庆 一 347，一370，一393，一416，一440，一460m 水 铁矿最近的 “4 ·6”矿 区震动地压 问题就是一例。 平 。矿 山采用 自上而下的方式开采 ，目前 已采至 2007年 4月 6日晚 8时 30分左右 ，普庆铁矿附 -- 416m 的水平。一370，一393m水平 的底柱保 近居民感到地面有一次震动。井下作业人员证实 存基本完好 。基于上述普庆铁矿水文工程地质条 在井下一393m水平也有震感 。地表震感点环绕 件，有限元模型的应力应变分析采用 3D弹塑性 普庆铁矿分布，最远点与普庆铁矿水平距离约为 力学模 型，对普庆铁矿 一304m 水平到一463m 800m，最近距离约为 350m。普庆铁矿按规定在 水平的采掘现状 以及今后不同阶段要 回采或抽采 4月 6日下午恢复了一370，一393m两个中段 的 矿体进行稳定性分析 。 生 产作业 。一370m水平 于当 日晚7时放炮 。 采用三维有 限元模型作稳定性分析，可以较 一 393m水平于当晚 7时 30分放了 3个排险炮 ， 全面地反映普庆铁矿 的基本工程地质和采矿条 每个炮孔深 5m，单孔装药量 3kg。当晚 8时 34 件，计算过程能够一次包括所有的采空区，全面地 分值班人员突然听到一声脆响，现场检查发现在 分析采场整体稳定性 。三维矿体数值模型是根据 距爆破作业地点 20m左右 的一矿柱发生片帮冒 普庆铁矿提供的2007年各水平采掘计划图，进行 落 ，矿柱劈裂冒落的约 40t岩块将停靠在矿柱旁 数字化处理后生成。三维有限元模型和现有矿柱 的铲车砸翻 ，同时该矿柱表面 出现裂缝 。其余 空 问分 布如 图1所 示 。模