flac 3d 采空区稳定性分析 - 有色金属科学与工程.doc

采空区稳定性数值模拟分析 程秋亭，邓飞，陈艳红，夏弋江，王晓军 （江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000） 摘要：为了研究采空区的稳定性，在现场详尽调查、室内力学试验基础上，应用FLAC-3D方法对采空区应力分布规律以及围岩变形进行数值模拟，研究表明：随着各阶段矿体回采，空区各间柱及顶底板出现正应力集中区；各阶段空区间柱、顶底板、空区两侧围岩显现出压应力集中区；采场应力在增大，偏移量也相应的增大；矿柱在压应力的作用下可能形成突变剪切破坏。 关键词：FLAC-3D数值模拟；采空区；应力分布规律；稳定性分析 中图分类号：TD 文献标识码：A The numerical simulation analysis on stability of Mined-out Area Deng Fei,Cheng Qiu-ting,Chen Yan-hong,Xia Yi-jiang,Wang Xiao-jun Abstract: In order to study the stability of mined-out area,on the basic of detailed investigation and mechanical test,we performed numerical simulation the stress distribution law and surrounding rock deformation using methods FLAC-3D.The researches show that :as the stages of the orebody stoping，empty area between the column and the normal stress of roof and floor show the normal stress clusters；the stope stress increasing, offset also increases accordingly；pillar shear failure may form under the action of compressive stress. Key words: flac-3d numerical simulation;mined-out area;the rule of stress distribution;stability analysis 本矿区为黑钨矿石英大脉型矿床，矿山开拓方式为竖井开拓，开采薄矿脉采用的采矿方法为浅孔留矿法，对中厚和厚矿体采用分段空场法。各中段矿块沿矿体走向布置，一般选择矿块长为50m，平均宽为1.5m，高50m，顶柱3.5m，间柱2m，底柱2.9m。由于采用留矿法，在各中段矿房留下大量的间柱。 随着开采规模不断的扩大，矿山采空区数量规模也在不断增加。在开采的过程伴随着原岩应力的平衡状态受到破坏以及引起原岩应力重新分布的二次应力场的产生，使得矿山的地压问题显得越来越突出[1-3]。出于上述考虑，在现场详尽调查、室内力学试验基础上，应用FLAC-3D方法对该矿体空区应力分布规律以及围岩变形进行数值模拟，通过使用FLAC3D软件计算，综合分析空区的应力、位移、塑性区的分布规律，大致了解分步开挖后采空区的稳定状况，并通过空区进行充填后的结果相对比，以及矿山空区实际情况相结合，以此为依据，提出采空区最佳治理方案，以避免空区处理盲目性[4-8]。 1 计算模型方案建立 利用矿山软件：AUTOCAD 、ANSYS、FLAC3D。以AUTOCAD辅助软件，根据矿山提供的地质平面图和矿体剖面图，对各矿段已开采后形成空区建立三维模型。首先利用AUTOCAD地质平面图中的地表边界的形态用闭合曲线描好，导入ANSYS软件中生成地表，再由ANSYS建立围岩，进行网格划分。模型建立了156m、106m中段，包括早期开采的一个中段206m，开挖顺序从206m中段到106m中段。而具调查了解到从206m到156m中段矿体基本被采完，对各中段空区围岩、矿柱的应力、位移、塑性区作为分析对象。数值模拟采用按矿山实践开采顺序从上部中段206m到106m中段向下分步进行回采，而且先从上盘开始开采在采下盘，从206m中段向下开挖后分别分析各中段应力、位移分布规律。自定义坐标系 X Y Z之原点取在大地坐标3777000，300）处 ,模型模拟的范围为：单位为m,即X轴（404.5,686.5），Y轴（198.8,656.8），Z轴(-50，769)。，在模型边界条件设置上，考虑了足够的边界效应，模型前后左右